KR100790638B1 - Joined body of dissimilar materials comprising steel material and aluminum material, and joining method therefor - Google Patents

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Abstract

접합 강도가 높은 스폿 용접을 할 수 있는, 강재와 알루미늄재의 접합체 및 그의 스폿 용접법을 제공하는 것을 목적으로 한다. 특정 판 두께의 강재(1)와 알루미늄재(2)를 스폿 용접으로 접합한 이재 접합체(3)로서, 스폿 용접부에서의 너겟(5)의 면적을 알루미늄재(2)의 판 두께와의 관계로 규정함과 함께, 이 너겟(5)에서 계면반응층(6)의 두께가 0.5 내지 10㎛인 부분의 면적을 알루미늄재(2)의 판 두께와의 관계로 규정하여, 높은 접합 강도를 얻는다.

Figure 112006075800741-pct00032

An object of the present invention is to provide a bonded body of steel and aluminum, and a spot welding method thereof, capable of performing spot welding with high bonding strength. As the transfer material bonded body 3 in which the steel material 1 and the aluminum material 2 of a specific plate | board thickness were joined by spot welding, the area of the nugget 5 in a spot welding part is related with the plate | board thickness of the aluminum material 2, In addition, while defining the area of the portion where the thickness of the interfacial reaction layer 6 in the nugget 5 is 0.5 to 10 µm in relation to the plate thickness of the aluminum material 2, high bonding strength is obtained.

Figure 112006075800741-pct00032

Description

강재와 알루미늄재의 이재 접합체 및 그의 접합 방법{JOINED BODY OF DISSIMILAR MATERIALS COMPRISING STEEL MATERIAL AND ALUMINUM MATERIAL, AND JOINING METHOD THEREFOR}JOB BOND OF DISSIMILAR MATERIALS COMPRISING STEEL MATERIAL AND ALUMINUM MATERIAL, AND JOINING METHOD THEREFOR}

본 발명은, 자동차, 철도 차량 등의 수송 분야, 기계 부품, 건축 구조물 등에서 철계 재료와 알루미늄계 재료의 이종(異種) 금속 부재 사이의 이재(異材) 접합체, 및 그의 접합 방법에 관한 것이다. BACKGROUND OF THE INVENTION Field of the Invention The present invention relates to a dissimilar joined body between dissimilar metal members of an iron-based material and an aluminum-based material in a transportation field such as an automobile or a railroad car, a mechanical part, a building structure, or the like, and a joining method thereof.

스폿 용접(spot welding)은, 일반적으로는 동종(同種)의 금속 부재끼리를 접합하지만, 예컨대 철계 재료(이하, 단지 강재라고 한다)와 알루미늄계 재료(순알루미늄 및 알루미늄 합금을 총칭한 것으로, 이하, 단지 알루미늄재라고 한다)라는 이종의 금속 부재의 접합(이재 접합체)에 적용할 수 있으면, 경량화 등에 현저히 기여할 수 있다. Spot welding generally joins metal members of the same kind, but is, for example, an iron-based material (hereinafter simply referred to as steel) and an aluminum-based material (pure aluminum and aluminum alloy). If it is applicable to joining (different joining material) of a heterogeneous metal member called only an aluminum material, it can contribute significantly to weight reduction.

그러나, 강재와 알루미늄재를 접합하는 경우, 접합부에 무른(brittle) 금속간 화합물이 생성되기 쉽기 때문에 신뢰성이 있는 고강도를 갖는 접합부(접합 강도)를 얻는 것은 매우 곤란했다. 따라서, 종래에는 이들 이종 접합체(이종 금속 부재)의 접합에는 볼트나 리벳 등에 의한 접합이 이루어지고 있지만, 접합 이음새의 신뢰성, 기밀성, 비용 등의 문제가 있다. However, when joining a steel material and an aluminum material, it is very difficult to obtain a joint part (bonding strength) which has reliable high strength because brittle intermetallic compounds are easily formed at the joint part. Therefore, in the past, the joining of these dissimilar joined bodies (dissimilar metal members) is performed by bolts, rivets, and the like, but there are problems such as reliability, airtightness, and cost of the joint.

그래서, 종래부터, 이들 이종 접합체의 스폿 용접법에 대하여 많은 검토가 이루어져 왔다. 예컨대, 알루미늄재와 강재 사이에, 알루미늄-강 클래드재나, 강계 재료로 이루어진 덮개판을 삽입하는 방법이 제안되어 있다(특허문헌 1, 2, 3, 4 참조). 또한, 강재측에 융점이 낮은 금속을 도금하거나, 삽입하는 방법이 제안되어 있다(특허문헌 5, 6, 7 참조). 또한, 알루미늄재와 강재 사이에 절연체 입자를 협지시키는 방법(특허문헌 8 참조)이나, 부재에 미리 요철을 부여하는 방법(특허문헌 9 참조) 등도 제안되어 있다. 또한, 형성되는 너겟(nugget)부를 극성 효과에 의해 양극(알루미늄)측으로 편위(偏位)시켜 강판과 알루미늄 합금판의 계면에 너겟부를 형성하는 방법(특허문헌 10 참조) 등도 제안되어 있다. Therefore, conventionally, many studies have been made about the spot welding method of these heterojunctions. For example, a method of inserting a cover plate made of an aluminum-steel clad material or a steel-based material is proposed between an aluminum material and a steel material (see Patent Documents 1, 2, 3, and 4). Moreover, the method of plating or inserting a metal with a low melting point on the steel material side is proposed (refer patent document 5, 6, 7). Moreover, the method of clamping an insulator particle between an aluminum material and a steel material (refer patent document 8), the method of previously providing an unevenness | corrugation to a member (refer patent document 9), etc. are also proposed. Moreover, the method of forming a nugget part in the interface of a steel plate and an aluminum alloy plate (refer patent document 10) etc. is also proposed by shifting the nugget part formed to an anode (aluminum) side by a polarity effect.

특허문헌 1: 일본 특허공개 제1994-63763호 공보Patent Document 1: Japanese Patent Application Laid-Open No. 1994-63763

특허문헌 2: 일본 특허공개 제1995-178563호 공보Patent Document 2: Japanese Patent Publication No. 1995-178563

특허문헌 3: 일본 특허공개 제1992-55066호 공보Patent Document 3: Japanese Patent Application Laid-Open No. 1992-55066

특허문헌 4: 일본 특허공개 제1995-328774호 공보Patent Document 4: Japanese Patent Application Laid-Open No. 1995-328774

특허문헌 5: 일본 특허공개 제1992-251676호 공보Patent Document 5: Japanese Patent Application Laid-Open No. 1992-251676

특허문헌 6: 일본 특허공개 제1995-24581호 공보Patent Document 6: Japanese Patent Application Laid-Open No. 1995-24581

특허문헌 7: 일본 특허공개 제1992-14383호 공보Patent Document 7: Japanese Patent Application Laid-Open No. 1992-14383

특허문헌 8: 일본 특허공개 제1993-228643호 공보Patent Document 8: Japanese Patent Application Laid-Open No. 193-228643

특허문헌 9: 일본 특허공개 제1997-174249호 공보Patent Document 9: Japanese Patent Application Laid-Open No. 1997-174249

특허문헌 1O: 일본 특허공개 제1993-111776호 공보Patent Document 1O: Japanese Patent Application Laid-Open No. 193-111776

발명의 개시Disclosure of the Invention

발명이 해결하고자 하는 과제Problems to be Solved by the Invention

그러나 이들 중 어느 방법도, 단순한 스폿 용접이 아니고, 다층에서의 스폿 용접이나 도금이나 가공 등 별도의 공정이 필요하여, 현상의 용접 라인에 새로운 설비를 조립시키지 않으면 안 되는 문제가 있고, 용접 비용도 높아진다. 또한, 이들 중 어느 방법도, 용접 조건이 현저히 한정되는 등 작업상의 문제도 많다. 또한, 높은 접합 강도가 안정적으로 얻어지는 재현성이나, 필요 용접 입열량(入熱量) 증대에 의한 알루미늄재의 감육량(減肉量) 증대에 근거하는 접합 강도 저하 등 아직 많은 과제를 남기고 있다. However, any of these methods is not a simple spot welding, but requires a separate process such as spot welding, plating or processing in a multi-layer, which requires a new facility to be assembled in a developing welding line. Increases. Moreover, any of these methods also has many operational problems, such as the welding conditions are significantly limited. In addition, many problems remain, such as reproducibility in which a high bond strength is stably obtained, and a decrease in the bond strength based on the increase in the amount of thinning of the aluminum material due to the increase in the amount of heat input required.

또한, 스폿 용접에는, 너겟부의 강도뿐만 아니라 너겟부에 생기는 균열의 발생 억제도 중요하지만, 이들 중 어느 방법도 너겟부에 생기는 균열의 발생까지 검토된 것이 아니다. In addition, in spot welding, not only the strength of a nugget part but also the suppression of the crack which arises in a nugget part is important, but neither of these methods examined the generation | occurrence | production of the crack which arises in a nugget part.

본 발명은 이러한 과제를 해결하기 위해 이루어진 것으로, 상기한 클래드재 등의 다른 재료를 새롭게 이용하지 않고, 또한 새로운 별도의 공정을 필요로 하지 않으면서 접합 강도가 높은 스폿 용접을 할 수 있는 강재와 알루미늄재의 접합체 및 그의 스폿 용접법을 제공하는 것이다. 또한, 강재와 알루미늄재의 이재를 직접 스폿 용접으로 접합하는데 있어서, 양호한 재현성으로, 또한 알루미늄재의 감육량 증대 등의 새로운 문제를 일으키지 않고 접합 강도가 높은 스폿 용접을 할 수 있는 강재와 알루미늄재의 접합체 및 그의 스폿 용접법을 제공하는 것이다. 또한, 너겟부의 균열을 발생시키지 않고 스폿 용접을 하는 방법을 제공하는 것이다. The present invention has been made to solve the above problems, and the steel and aluminum which can perform spot welding with high bonding strength without newly using other materials such as the cladding material and without requiring a new separate process. It is to provide an assembly of ashes and spot welding thereof. In addition, in joining steel and aluminum materials directly by spot welding, a steel body and an aluminum joined body which can be spot welded with high bonding strength with good reproducibility and without causing new problems such as increasing the weight of aluminum materials, and their It is to provide a spot welding method. Moreover, it is providing the method of spot welding, without generating the crack of a nugget part.

과제를 해결하기 위한 수단Means to solve the problem

본 발명의 발명자들은, 예의 연구 결과, 이하의 지견을 얻어 본 발명을 완성하기에 이르렀다. The inventors of the present invention have completed the present invention by obtaining the following findings as a result of intensive research.

강재끼리나 알루미늄재끼리 등, 동종의 재료끼리를 높은 접합 강도로 스폿 용접하기 위해서는, 일반적으로, 너겟의 형성을 촉진하면 바람직하고, 너겟 면적이 클수록 전단 강도 및 십자 인장 강도가 함께 높아진다고 알려져 있다. 또한, 너겟 면적은 입열량과 관련이 있어, 전류량이 높을수록, 시간이 길수록 커지기 때문에,일반적으로는 스폿 용접시의 입열량으로써 너겟 직경을 제어하여 접합 강도가 높은 접합체를 얻는다. 물론 너겟 면적이 지나치게 커지면, 피용접 재료의 표면까지 용융이 도달하여 스패터(塵; 용접시 비산한 용접 부스러기)가 발생하기 때문에, 적정한 너겟 면적을 얻는 것이 중요해진다. In order to spot-weld the same kind of materials, such as steel materials and aluminum materials, with high joining strength, generally, it is preferable to promote formation of a nugget, and it is known that the larger the nugget area, the higher the shear strength and the cross tensile strength. In addition, since the nugget area is related to the heat input amount, the higher the amount of current and the longer the time, the larger the amount of heat input. Of course, when the nugget area becomes too large, melting reaches the surface of the material to be welded, so that spatters are generated. Thus, it is important to obtain an appropriate nugget area.

그러나 강재와 알루미늄재의 이재를 접합하는 경우, 강재는 알루미늄재와 비교하여 융점, 전기 저항이 높고 열전도율이 작기 때문에, 강측의 발열이 커져, 우선 저융점의 알루미늄이 용융한다. 다음으로 강재의 표면이 용융하여, 결과로서 계면에 Al-Fe계의 무른 금속간 화합물층이 형성된다. 강재와 알루미늄재의 스폿 접합으로 형성되는 금속간 화합물은 크게 2층으로 나누어져, 강재측에 Al5Fe2계 화합물, 알루미늄재측에 Al3Fe 또는 Al19Fe4Si2Mn을 중심으로 하는 화합물이 형성된다 고 알려져 있다. 그 금속간 화합물은 대단히 무르기 때문에, 종래부터 높은 접합 강도는 얻어지지 않는다고 되어 있다. However, when joining the steel materials and the aluminum materials, the steel materials have a higher melting point, higher electrical resistance, and lower thermal conductivity than aluminum materials, so that the heat generation on the steel side becomes large, and firstly, aluminum having a low melting point is melted. Next, the surface of the steel is melted, and as a result, an Al-Fe-based soft intermetallic compound layer is formed at the interface. The intermetallic compound formed by spot bonding between steel and aluminum is divided into two layers. Al 5 Fe 2 -based compounds on the steel side and Al 3 Fe or Al 19 Fe 4 Si 2 Mn on the aluminum side It is known to form. Since the intermetallic compound is very soft, it has been conventionally found that high bonding strength is not obtained.

또한, 알루미늄 재료 표면까지 용융이 도달하여 스패터가 발생하면, 알루미늄재의 감육량이 증대하여, 높은 접합 강도가 얻어지지 않는다. 즉, 강재와 알루미늄재의 이재를 스폿 용접으로 접합하는 경우, 높은 접합 강도를 얻기 위해서는 어느 정도의 너겟 직경을 형성하는 높은 입열량을 가하는 것은 필요하지만, 그것에 반하여, 접합 계면으로써 계면반응층을 억제하여, 강재의 용융을 최소한으로 억제하고, 또한 스패터의 발생을 최소량으로 억제하는 것이 또한 필요하다. In addition, when melting reaches the aluminum material surface and sputtering occurs, the weight loss of the aluminum material increases, and high bonding strength is not obtained. That is, when joining the steel material and the aluminum material by spot welding, it is necessary to apply a high amount of heat input to form a certain nugget diameter in order to obtain a high bonding strength. In addition, it is also necessary to minimize the melting of the steel and to suppress the generation of spatters to a minimum amount.

그것을 위해서는, 우선 스폿 용접 조건에 관해서는, 고전류로 단시간의 용접으로 하는 것이, 큰 너겟 면적을 얻으면서 스패터의 발생을 억제할 수 있다. 그것에 더하여, 접합 계면에서의 강재의 용융을 억제할 수 있었던 결과, 계면반응층을 얇게 할 수 있어 접합 강도가 높아진다. 장시간의 용접에서는 큰 너겟 면적은 얻어지지만, 스패터의 발생에 의해 알루미늄재의 감육량이 크다. 또한, 접합 계면에서 강재의 용융이 커져, 계면반응층도 두껍게 되기 때문에, 접합 강도가 낮다. For that purpose, regarding spot welding conditions, welding with a high current for a short time can suppress generation of spatters while obtaining a large nugget area. In addition, as a result of being able to suppress the melting of the steel material at the bonding interface, the interface reaction layer can be thinned and the bonding strength is increased. In the long time welding, a large nugget area is obtained, but the weight of aluminum material is large due to the generation of spatters. In addition, since the melting of the steel material increases at the joining interface and the interfacial reaction layer also becomes thick, the joining strength is low.

그러나 고전류로서 전류 밀도가 커진 결과, 강재의 종류에 따라서는 스패터의 발생이 커져, 계면반응층이 두껍게 형성된다. 즉 고전류로 할수록 접합 강도는 높아지지만 접합 강도의 증가에 한계가 있고, 최대로도 십자 인장 시험으로 1.0kN/spot 이하에서 계면 파단이 생기고, 알루미늄 모재의 파단이 안 된다. However, as a result of the increase in current density as a high current, the generation of spatter increases depending on the type of steel, and the interfacial reaction layer is formed thick. In other words, the higher the current, the higher the bonding strength, but there is a limit to the increase in the bonding strength. At the maximum, cross-sectional tensile testing results in interfacial failure at 1.0 kN / spot or less, and the aluminum base material cannot be broken.

또한, 계면반응층의 두께는 종래의 지견과는 달리, 최적 범위로 제어하는 쪽이 좋음도 밝혀져, 어떻게 최적 두께 범위의 계면반응층을 큰 면적으로 형성하는가 가 중요함이 밝혀졌다. 즉 본 발명자는, 강재와 알루미늄재의 이재를 스폿 용접으로 접합하여 높은 접합 강도를 얻기 위해서는, 접합 계면에서의 계면반응층의 두께·구조를 제어하는 것이 또한 필요하다고 생각했다. In addition, unlike the conventional knowledge, the thickness of the interface reaction layer is better controlled in the optimum range, it was found how important to form the interface reaction layer of the optimum thickness range in a large area. In other words, the present inventors considered that it is also necessary to control the thickness and structure of the interface reaction layer at the bonding interface in order to bond the different materials of the steel material and the aluminum material by spot welding to obtain high bonding strength.

그 때문에, 접합 강도에 영향을 미치는 계면반응층의 두께를 구체적으로 조사한 결과, 계면반응층의 거동으로서, 계면반응층을 구성하는, 강재측의 Al5Fe2계 화합물층, 및 알루미늄재측의 Al3Fe계 화합물과 Al19Fe4Si2Mn계 화합물의 층의 두께나 면적의 관계를 최적 범위로 제어하면, 계면반응층이 예컨대 이 2층의 금속간 화합물로부터 구성되어 있다고 해도 접합 강도가 높아짐을 알아내어 본 발명을 완성하기에 이르렀다. Therefore, the results of the investigation of the thickness of the interface reaction layer affects the bonding strength with concrete, as the behavior of the interface reaction layer, constituting the interface reaction layer, the steel material side of the Al 5 Fe 2 based compound layer, and the aluminum jaecheuk Al 3 When the relationship between the thickness and the area of the layer of the Fe-based compound and the Al 19 Fe 4 Si 2 Mn-based compound is controlled to the optimum range, even if the interfacial reaction layer is composed of, for example, these two-layer intermetallic compounds, the bonding strength is increased. It was found out and completed this invention.

보다 구체적으로는, 계면반응층의 구조로서, 특히 강재측의 Al5Fe2계 화합물층에 대하여, 알루미늄재측의 Al3Fe계 화합물과 Al19Fe4Si2Mn계 화합물의 층의 크기(너겟 깊이 방향 두께)를 최적 범위로 제어하고, 또한 이 최적 범위로 제어한 Al3Fe계 화합물과 Al19Fe4Si2Mn계 화합물의 층을 큰 면적으로 형성함으로써, 접합 강도를 비약적으로 향상시킬 수 있음이 밝혀졌다. More specifically, the size of the layer of the Al 3 Fe-based compound and the Al 19 Fe 4 Si 2 Mn-based compound on the aluminum material side as the structure of the interfacial reaction layer, particularly for the Al 5 Fe 2 -based compound layer on the steel side Direction thickness) and the layer of Al 3 Fe-based compound and Al 19 Fe 4 Si 2 Mn-based compound controlled in this optimum range can be formed in a large area, thereby significantly improving the bonding strength. Turned out.

또한 본 발명자들은, 상기 계면반응층은 강재와 알루미늄재의 재종에 따라 구성 성분도 다름을 발견하여, 접합 강도에의 영향을 조사한 결과, 계면반응층의 강도 향상 원소로서 Mn, Si를 발견했다. 즉, Mn이나 Si의 원소량에 대하여, 강재의 Mn, Si 원소량과의 관계나, 알루미늄재의 Si 원소량과의 관계가, 접합 강도와 밀접한 관계가 있음을 알아내어, 이 계면반응층 중의 Mn이나 Si의 원소량을 강재의 Mn, Si 원소량과의 관계나 알루미늄재의 Si 원소량과의 관계로 제어하면, 스폿 용접에서 계면반응층의 강도가 현저히 높아짐을 발견했다. In addition, the present inventors found that the constituent components were different depending on the grades of the steel and aluminum materials, and the Mn and Si were found as strength enhancing elements of the interfacial reaction layer. That is, it was found that the relationship between the amount of Mn and Si of steel and the amount of Si of aluminum is closely related to the bonding strength with respect to the amount of Mn and Si, and Mn in the interfacial reaction layer. It has been found that the strength of the interfacial reaction layer is significantly increased in spot welding when the amount of Si and Si is controlled by the relationship between the amount of Mn and Si of steel and the amount of Si of aluminum.

따라서, 본 발명에서 강재와 알루미늄재의 이재 접합체의 요지는, 판 두께 t1이 0.3 내지 2.5mm인 강재와 판 두께 t2가 0.5 내지 2.5mm인 알루미늄재를 스폿 용접으로 접합한 이재 접합체로서, 스폿 용접부에서의 너겟 면적이 상기 알루미늄판 두께 t2와의 관계로 20×t2 0.5 내지 70×t2 0.5mm2이며, 이 너겟에서 계면반응층의 두께가 0.5 내지 10.5㎛인 부분의 면적이 10×t2 0.5mm2 이상인 것을 특징으로 한다.Therefore, in the present invention, the gist of the transfer material body of steel and aluminum is a transfer material body in which a steel plate having a thickness t 1 of 0.3 to 2.5 mm and an aluminum material having a plate thickness t 2 of 0.5 to 2.5 mm are joined by spot welding. nugget area at a welding portion is 20 × t 2 0.5 to 70 × t 2 0.5 mm 2 in relationship with the aluminum sheet thickness t 2, the area of the thickness of the interface reaction layer is from 0.5 to 10 × 10.5㎛ part in the nugget t 2 0.5 mm 2 or more.

상기 접합체의 계면반응층은, 강재측에 Al5Fe2계 화합물층, 알루미늄재측에 Al3Fe계 화합물과 Al19Fe4Si2Mn계 화합물의 층을 각각 갖고, 이 Al3Fe계 화합물과 Al19Fe4Si2Mn계 화합물의 층의 너겟 중심에서의 너겟 깊이 방향의 평균 두께가 0.5 내지 10㎛이면 바람직하다. 또한, 상기 Al5Fe2계 화합물층의 너겟 깊이 방향의 평균 두께가 0.5 내지 5㎛의 범위인 부분의 면적이 10×t2 0.5mm2 이상이면 바람직하고, 상기 Al5Fe2계 화합물층의 너겟 중심에서의 너겟 깊이 방향의 평균 두께가 0.5 내지 5㎛이면 바람직하다. 또한, 상기 계면반응층 중의 두께 방향의 중간점에서, Mn 원소량이 강재의 Mn 원소량과의 비로 1.5배 이상이며, Si 원소량이 알루미늄재의 Si 원소량과의 비로 1.1배 이상이고 강재의 Si 원소량과의 비로 1.1배 이상인 것이 바람직하다. 또한, 상기 목적을 달성하기 위해서, 본원에서 강재로서는, C: 0.05 내지 0.5%, Mn: 0.5 내지 3%, Si: 0.02 내지 2.0%를 포함하는 것이 바람직하고, 알루미늄재로서는 Si: 0.4 내지 2%를 포함하는 것이 바람직하다. The interfacial reaction layer of the bonded body has an Al 5 Fe 2 -based compound layer on the steel side and an Al 3 Fe-based compound and Al 19 Fe 4 Si 2 Mn-based compound on the aluminum side, respectively, and the Al 3 Fe-based compound and Al It is preferable that the average thickness in the nugget depth direction at the nugget center of the layer of the 19 Fe 4 Si 2 Mn compound is 0.5 to 10 µm. The area of the portion having an average thickness in the nugget depth direction of the Al 5 Fe 2 compound layer in a range of 0.5 to 5 μm is preferably 10 × t 2 0.5 mm 2 or more, and a nugget center of the Al 5 Fe 2 compound layer It is preferable that the average thickness in the nugget depth direction at is 0.5 to 5 µm. In addition, at the intermediate point in the thickness direction of the interfacial reaction layer, the amount of Mn elements is 1.5 times or more in proportion to the amount of Mn elements in the steel, and the amount of Si elements is 1.1 times or more in proportion to the amount of Si elements in the aluminum material and the Si of the steel materials. It is preferable that it is 1.1 times or more by ratio with an elemental quantity. Moreover, in order to achieve the said objective, in this application, as steel materials, it is preferable to contain C: 0.05-0.5%, Mn: 0.5-3%, Si: 0.02-2.0%, As an aluminum material, Si: 0.4-2% It is preferable to include.

한편, 본원에서 강재와 알루미늄재의 이재 접합체는, 강재 또는 알루미늄재의 접합측 표면에, 3 내지 15㎛의 막 두께로 융점이 350 내지 950℃인 Zn 및/또는 Al로 이루어진 도금 피막을 미리 갖고 있더라도 좋다. On the other hand, in this application, the dissimilar material joined body of steel materials and aluminum materials may previously have the plating film which consists of Zn and / or Al whose melting | fusing point is 350-950 degreeC in the film thickness of 3-15 micrometers on the joining side surface of steel materials or aluminum materials. .

또한, 상기 목적을 달성하기 위한, 본 발명에서 강재와 알루미늄재의 이재 접합체의 스폿 용접 방법의 요지는, 상기 판 두께 t1이 0.3 내지 2.5mm인 강재와 판 두께 t2가 0.5 내지 2.5mm인 알루미늄재의 이재 접합체의 스폿 용접 방법으로서, 선단 직경이 7mmφ 이상이고 선단 R이 75mmR 이상인 전극 칩을 쌍방에 이용하여, 상기 판 두께 t2와의 관계로 2×t2 0.5kN 내지 4×t2 0.5kN의 가압력을 인가하고, 또한 15×t2 0.5 내지 30×t2 0.5kA의 전류를 100×t2 0.5msec 이하 흐르게 한다. 한편, 이 스폿 용접 방법에서, 선단 직경이 7mmφ 이상이고 선단 R이 120mmR 이상인 전극 칩을 쌍방에 이용하고, 상기 판 두께 t2와의 관계로 2.5×t2 0.5kN 내지 4×t2 0.5kN의 가압력을 인가하고, 또한 18×t2 0.5 내지 30×t2 0.5kA의 전류를 100×t2 0.5msec 이하 흐르게 하는 것이 바람직하다. Further, in order to achieve the above object, the gist of the spot welding method of a dissimilar material bonded body of steel and aluminum in the present invention is that the steel having a sheet thickness t 1 of 0.3 to 2.5 mm and the sheet thickness t 2 of aluminum having a thickness of 0.5 to 2.5 mm. As a spot welding method for a material joining body of ash, 2 x t 2 0.5 kN to 4 x t 2 0.5 kN in relation to the plate thickness t 2 by using electrode chips each having a tip diameter of 7 mmφ or more and a tip R of 75 mmR or more. A pressing force is applied and a current of 15 x t 2 0.5 to 30 x t 2 0.5 kA is allowed to flow at 100 x t 2 0.5 msec or less. On the other hand, in this spot welding method, an electrode chip having a tip diameter of 7 mmφ or more and a tip R of 120 mmR or more is used for both sides, and a pressing force of 2.5 x t 2 0.5 kN to 4 x t 2 0.5 kN in relation to the plate thickness t 2 is used. Is applied, and a current of 18 x t 2 0.5 to 30 x t 2 0.5 kA is preferably flowed at 100 x t 2 0.5 msec or less.

또한, 상기 강재 또는 알루미늄재의 접합 표면에, 3 내지 15㎛의 막 두께로, 융점이 350 내지 950℃인 Zn 및/또는 Al로 이루어진 도금 피막을 미리 갖고 있는 경우의 본원에서 강재와 알루미늄재와의 스폿 용접 방법의 요지는, 선단 직경이 7mmφ 이상이고 선단 R이 75mmR 이상인 전극 칩을 쌍방에 이용하고, 스폿 용접이 복수의 공정으로 이루어짐과 함께, 용접 전류치 및/또는 용접 시간이 다른 2 이상의 공정을 갖고, 적어도 하나의 공정에서, 알루미늄재의 판 두께 t2와의 관계로 2×t2 0.5kN 내지 4×t2 0.5kN의 가압력을 인가하고, 또한 15×t2 0.5 내지 30×t2 0.5kA의 전류를 너겟 면적이 20×t2 0.5 내지 70×t2 0.5의 범위가 되도록 흐르게 하는 고전류 공정, 및 그것보다 후의 공정으로서 2×t2 0.5kN 내지 4×t2 0.5kN의 가압력을 인가하고, 1×t2 0.5 내지 10×t2 0.5kA의 전류를 100×t2 0.5msec 내지 1000×t2 0.5msec 흐르게 하는 저전류 공정을 포함하는 것이다. In addition, in the present application when the plated film made of Zn and / or Al having a melting point of 350 to 950 ° C. in advance has a film thickness of 3 to 15 μm on the joining surface of the steel or aluminum material, The gist of the spot welding method is to use two or more processes in which the tip diameter is 7 mm phi or more and the tip R is 75 mmR or more, and the spot welding is composed of a plurality of processes, and the welding current value and / or the welding time are different. In at least one step, a pressing force of 2 x t 2 0.5 kN to 4 x t 2 0.5 kN is applied in relation to the plate thickness t 2 of the aluminum material, and 15 x t 2 0.5 to 30 x t 2 0.5 kA A high current process for flowing the current so that the nugget area is in the range of 20 x t 2 0.5 to 70 x t 2 0.5 , and a pressing force of 2 x t 2 0.5 kN to 4 x t 2 0.5 kN is applied as a subsequent step, 1 × t 2 0.5 to 10 × t 2 0.5 kA It includes a low current process to flow 100 × t 2 0.5 msec to 1000 × t 2 0.5 msec.

또한, 특히 너겟부의 균열을 억제하기 위한, 본 발명에서 강재와 알루미늄재의 이재 접합체의 스폿 용접의 요지는, 판 두께 t1이 0.3 내지 2.5mm인 강재와 판 두께 t2가 0.5 내지 2.5mm인 알루미늄재의 이재 접합체의 스폿 용접 방법으로서, 통전 종료시의 용접 전류를 통전 개시시보다도 작게 하는 것이다. 한편, 알루미늄재측에 형성되는 너겟부(이하, 간단히 「너겟부」라고 한다)의 600℃에서 200℃까지 의 평균 냉각 속도가 2500℃/s 이하가 되도록 상기 통전 종료시의 용접 전류를 제어하고, 또한 용접 접합부의 단면에서 너겟부의 최소 두께가 하기 수학식 1을 만족시키도록 하는 것이 바람직하다. In addition, in the present invention, in order to suppress cracking of the nugget portion, the gist of the spot welding of the dissimilar material bonded body of the steel and the aluminum material is aluminum having a sheet thickness t 1 of 0.3 to 2.5 mm and a sheet thickness t 2 of 0.5 to 2.5 mm. As a spot welding method of the transfer material assembly of ash, the welding current at the end of energization is made smaller than at the start of energization. On the other hand, the welding current at the end of the energization is controlled so that the average cooling rate from 600 ° C. to 200 ° C. of the nugget portion (hereinafter simply referred to as the “nugget portion”) formed on the aluminum material side is 2500 ° C./s or less. It is preferable that the minimum thickness of the nugget in the cross section of the weld joint satisfies Equation 1 below.

Figure 112006075800741-pct00001
Figure 112006075800741-pct00001

발명의 효과Effects of the Invention

본 발명에 의하면, 스폿 용접에 의한 이재 접합시에, 알루미늄재측의 최적 두께 범위의 계면반응층을 큰 면적으로 형성할 수 있다. 이것에 의해, 큰 너겟 면적도 얻어져, 이재 접합체의 접합 강도를 향상시킬 수 있다. 또한, 계면반응층의 Mn, Si량을 제어하는 결과, 강재와 알루미늄재의 이종 접합체에서, 상기 종래 기술과 같이 다른 재료를 새롭게 이용하지 않고, 또한 새로운 별도의 공정을 필요로 하지 않고, 접합 강도가 높은 스폿 용접을 할 수 있는 효과를 갖는다. According to the present invention, the interfacial reaction layer in the optimum thickness range on the aluminum material side can be formed in a large area at the time of joining the material by spot welding. Thereby, a large nugget area can also be obtained and the joint strength of a transfer material bonded body can be improved. In addition, as a result of controlling the amount of Mn and Si of the interfacial reaction layer, in the heterojunction of the steel material and the aluminum material, the bonding strength is increased without using a different material as in the prior art and without requiring a new separate process. It has the effect of high spot welding.

도 1은 본 발명의 이종 접합체의 한 태양을 나타내는 단면도이다. 1 is a cross-sectional view showing one embodiment of a heterojunction of the present invention.

도 2는 본 발명의 이종 접합체의 별도의 태양을 나타내는 단면도이다. 2 is a cross-sectional view showing another embodiment of the heterojunction of the present invention.

도 3은 이종 접합체를 얻기 위한 스폿 용접의 태양을 나타내는 설명도이다. It is explanatory drawing which shows the aspect of the spot welding for obtaining a heterojunction.

도 4는 도 5를 모식화한 설명도이다. 4 is an explanatory diagram schematically illustrating FIG. 5.

도 5는 본 발명의 이종 접합체 접합부 단면의 용접 계면의 단면 조직을 나타내는 도면 대용 사진이다. It is a photograph substituted drawing which shows the cross-sectional structure of the welding interface of the cross section of the heterojunction joint part of this invention.

도 6은 종래 법의 통전 패턴을 모식적으로 예시한 도면이다. 6 is a diagram schematically illustrating an energization pattern of a conventional method.

도 7은 도 1의 패턴으로 통전했을 때의 너겟부의 온도 이력 모식도이다. FIG. 7 is a schematic diagram of the temperature history of the nugget portion when energized with the pattern of FIG. 1. FIG.

도 8은 본 발명법의 통전 패턴을 모식적으로 예시한 도면이다. 8 is a diagram schematically illustrating an energization pattern of the method of the present invention.

도 9는 도 3의 패턴으로 통전했을 때의 너겟부의 온도 이력 모식도이다. FIG. 9 is a schematic of the temperature history of the nugget portion when energized with the pattern of FIG. 3. FIG.

도 10은 판 두께비를 제어하기 위한 스폿 용접 조건의 일례를 나타낸다. 10 shows an example of spot welding conditions for controlling the plate thickness ratio.

도 11은 너겟부의 온도 측정 방법을 나타내는 (a) 평면도, (b) 측면도이다.It is (a) top view and (b) side view which show the temperature measuring method of a nugget part.

도 12는 실시예에서 온도 이력 측정예이다. 12 is an example of temperature history measurement in the embodiment.

도 13은 실시예에서 No.18(비교예)의 접합 이음새의 단면 현미경 관찰 사진이다. It is a cross-sectional microscope observation photograph of the joint seam of No. 18 (comparative example) in an Example.

도 14는 실시예에서 No.1(본 발명예)의 접합 이음새의 단면 현미경 관찰 사진이다. 14 is a cross-sectional microscopic photograph of the joint seam of No. 1 (example of the present invention) in the Example.

도 15는 실시예에서 No.25(비교예)의 접합 이음새의 단면 현미경 관찰 사진이다. 15 is a cross-sectional microscopic photograph of the joint seam of No. 25 (comparative example) in the Example.

도 16은 실시예에서 No.13(본 발명예)의 접합 이음새의 단면 현미경 관찰 사진이다. FIG. 16 is a cross-sectional microscopic photograph of the joint seam of No. 13 (Example of the present invention) in the Example. FIG.

부호의 설명Explanation of the sign

1: 강판, 2: 알루미늄 합금판, 3: 이종 접합체, 4: 산화 피막, 1: steel sheet, 2: aluminum alloy plate, 3: heterojunction, 4: oxide film,

5: 너겟, 6: 계면반응층, 7, 8: 전극, 40: 도금 피막5: nugget, 6: interfacial reaction layer, 7, 8: electrode, 40: plating film

발명을 실시하기 위한 최선의 형태Best Mode for Carrying Out the Invention

(이종 접합체)(Heterozygote)

도 1에 본 발명에서 규정하는 이종 접합체의 한 태양을 단면도로 나타낸다. 도 1에서, 3은 강재(강판)(1)와 알루미늄재(알루미늄 합금판)(2)를 스폿 용접으로 접합한 이재 접합체이다. 4는 강재(1) 표면의 산화 피막이다. 5는 스폿 용접에서 용접 계면(계면반응층)(6)을 갖는 너겟이고, 도면중에서 수평 방향에 화살표로 나타내는 너겟 직경을 갖는다. t1은 강재의 판 두께, t2는 알루미늄재(2)의 판 두께, Δt는 스폿 용접에 의한 접합후의 알루미늄재의 최소 잔존 판 두께를 나타낸다. 이 도 1은 너겟 직경을 확보하면서 스패터의 발생을 억제한 접합 상태를 나타내고 있고, 본 발명의 접합체도 이 도면과 같은 접합 상태로 된다. In FIG. 1, one aspect of the heterojunction prescribed | regulated by this invention is shown by sectional drawing. In FIG. 1, 3 is a dissimilar material joined body which joined the steel material (steel plate) 1 and the aluminum material (aluminum alloy plate) 2 by spot welding. 4 is an oxide film on the steel 1 surface. 5 is a nugget having a welding interface (interface reaction layer) 6 in spot welding, and has a nugget diameter indicated by an arrow in the horizontal direction in the figure. t 1 is the thickness of the steel product, t 2 is the thickness of the aluminum material (2), Δt denotes the minimum residual sheet thickness of the aluminum material after joining by spot welding. Fig. 1 shows the bonded state in which the generation of spatter is suppressed while securing the nugget diameter, and the bonded body of the present invention also becomes the bonded state as shown in this figure.

도 2에 본 발명에서 규정하는 이종 접합체의 별도의 태양을 단면도로 나타낸다. 도 2에서, 3이 강재(강판)(1)와 알루미늄재(알루미늄 합금판)(2)를 스폿 용접으로 접합한 이재 접합체이며, 40이 강재(1)의 접합측 표면에 미리 설치한 도금 피막인 것 외에는 도 1과 같다. 한편, 도금 피막(40)은 그 목적으로 보아, 강재 또는 알루미늄재의 어느 것인가의 접합측 표면에 적어도 설치되지만, 이러한 접합측 표면의 한쪽(편면)뿐만이 아니라, 접합측과는 반대측의 표면에(강재 또는 알루미늄재의 양면에) 설치하더라도 물론 좋다. Another aspect of the heterojunction prescribed | regulated by this invention in FIG. 2 is shown in sectional drawing. In FIG. 2, 3 is a transfer material body which joined the steel material (steel plate) 1 and the aluminum material (aluminum alloy plate) 2 by spot welding, and 40 is the plating film previously installed in the joining side surface of the steel material 1 Except that is the same as in FIG. On the other hand, the plating film 40 is provided at least on the joining side surface of any steel or aluminum material for the purpose, but not only one (one side) of the joining side surface, but also on the surface opposite to the joining side (steel material). Or on both sides of the aluminum material.

이하에, 본 발명의 각 요건의 한정 이유와 그 작용에 대하여 설명한다. Below, the reason for limitation of each requirement of this invention and its effect are demonstrated.

(강재의 판 두께)(Plate thickness of steel)

본 발명에서는 강재의 판 두께 t1이 0.3 내지 2.5mm인 접합체인 것이 필요하다. 강재의 판 두께 t1이 0.3mm 미만인 경우, 상기한 구조 부재나 구조 재료로서 필요한 강도나 강성을 확보할 수 없어 적정하지 않다. 또한, 그것에 더하여, 스폿 용접에 의한 가압에 의해서 강재의 변형이 크고, 산화 피막이 용이하게 파괴되기 때문에, 알루미늄과의 반응이 촉진된다. 그 결과, 금속간 화합물이 형성되기 쉽게 된다. 한편, 2.5mm를 초과하는 경우는, 상기한 구조 부재나 구조 재료로서는 다른 접합 수단이 채용되기 때문에, 스폿 용접을 하여 접합할 필요성이 적다. 이것 때문에, 강재의 판 두께 t1을 2.5mm를 넘어 두껍게 할 필요성은 없다. In the present invention, it is necessary that the sheet thickness t 1 of the steel material of 0.3 to 2.5mm conjugate. If the sheet thickness t 1 of the steel product is less than 0.3mm, it is not proper can not ensure the necessary strength and rigidity as the above-mentioned structural member or structural material. In addition, since the deformation of the steel material is large and the oxide film is easily destroyed by pressurization by spot welding, the reaction with aluminum is promoted. As a result, the intermetallic compound is easily formed. On the other hand, when it exceeds 2.5 mm, since the other joining means is employ | adopted as said structural member and structural material, there is little need to join by spot welding. Because of this, there is no need to thicken the thickness t 1 of the steel material exceeds 2.5mm.

(강재의 인장 강도)(Tensile strength of steel)

본 발명에서는, 사용하는 강재의 형상이나 재료를 특별히 한정하지 않고, 구조 부재에 범용되거나, 또는 구조 부재 용도로부터 선택되는 강판, 강형재, 강관 등의 적절한 형상, 재료가 사용가능하다. 단지, 강재의 인장 강도가 400MPa 이상인 것이 바람직하다. 저강도강으로는 일반적으로 저합금강이 많고, 산화 피막이 거의 철 산화물이기 때문에, Fe와 Al의 확산이 용이하게 되어, 무른 금속간 화합물이 형성되기 쉽다. 이 때문에도 인장 강도가 400MPa 이상, 바람직하게는 500MPa 이상인 것이 바람직하다. In the present invention, the shape and material of the steel material to be used are not particularly limited, and suitable shapes and materials such as steel sheets, steel materials, and steel pipes that are used for structural members or selected from structural member applications can be used. However, it is preferable that the tensile strength of steel materials is 400 Mpa or more. As low-strength steel, in general, there are many low alloy steels, and since an oxide film is almost iron oxide, Fe and Al spread easily, and a soft intermetallic compound is easy to form. For this reason, it is preferable that tensile strength is 400 Mpa or more, Preferably it is 500 Mpa or more.

본 발명에서는, 강재의 성분을 한정하는 것이 아니지만, 상기 강재의 강도를 얻기 위해서는 고장력강(하이텐)인 것이 바람직하다. 또한, 강의 성분적으로는, 담금질성을 높이고, 석출 경화시키기 위해서, C 이외에 Cr, Mo, Nb, V, Ti 등을 선택적으로 함유하는 강도 적용할 수 있다. Cr, Mo, Nb는 담금질성을 높여 강도를 향상시키고, V, Ti는 석출 경화에 의해서 강도를 향상시킨다. 그러나 이들 원소의 다량 첨가는 용접부 주변의 인성을 저하시켜, 너겟 균열이 생기기 쉽게 된다. 이 때문에, 강의 성분으로서, 기본적으로는, 질량%로 C: 0.05 내지 0.5%, Mn: 0.5 내지 3.0%, Si: 0.02 내지 2.0%를 포함하고, 추가로 Cr: 0 내지 1%, Mo: 0 내지 0.2%, Nb: 0 내지 0.1%, V: 0 내지 0.1%, Ti: 0 내지 0.1%의 1종 또는 2종 이상을 필요에 따라 선택적으로 함유시키는 것이 바람직하다. 그리고, 이들 강재의 잔부 조성은 Fe 및 불가피적 불순물로 이루어지는 것이 바람직하다. In the present invention, the components of the steel are not limited, but in order to obtain the strength of the steel, it is preferable that the steel is high tensile steel (highten). In addition, as a component of the steel, in order to increase the hardenability and to precipitate harden, strength, which selectively contains Cr, Mo, Nb, V, Ti, etc., in addition to C, can be applied. Cr, Mo, and Nb increase hardenability to improve strength, and V and Ti improve strength by precipitation hardening. However, the addition of a large amount of these elements lowers the toughness around the welded portion, and tends to cause nugget cracking. For this reason, as a component of steel, it basically contains C: 0.05-0.5%, Mn: 0.5-3.0%, Si: 0.02-2.0% by mass%, and also Cr: 0-1%, Mo: 0 It is preferable to selectively contain 1 type (s) or 2 or more types of -0.2%, Nb: 0-0.1%, V: 0-0.1%, Ti: 0-0.1% as needed. And it is preferable that the remainder composition of these steel materials consists of Fe and an unavoidable impurity.

강재 중의 Mn, Si는 후단에서 상술하지만, 계면반응층 중의 Mn, Si를 원하는 레벨로 농화(濃化)시켜, 접합 강도를 높인다. Mn, Si는 용접중에 용융하여 접합 계면에서 Fe와 Al의 확산을 방해하여, 무른 금속간 화합물의 형성을 최소한으로 억제하는 효과가 있다고 추고된다. 또한, 강재 표면의 산화 피막 중에 Mn이나 Si가 농화되면, 스폿 용접에 의해 생성되는 용융 알루미늄과 강재의 접촉을 늦추어, 산화 피막의 배리어 효과를 높이는 효과도 있다. Although Mn and Si in steel materials are mentioned later in a figure, Mn and Si in an interface reaction layer are concentrated to a desired level, and joining strength is raised. It is believed that Mn and Si melt during welding, impeding diffusion of Fe and Al at the joining interface, thereby minimizing the formation of a soft intermetallic compound. In addition, when Mn or Si is concentrated in the oxide film on the steel surface, there is also an effect of slowing the contact between the molten aluminum produced by spot welding and the steel material to increase the barrier effect of the oxide film.

(강재의 산화 피막)(Oxide film of steel)

강재 표면의 산화 피막(4) 중의 Mn, Si의 각 함유량은, 모재 강재 중의 Mn, Si 각 함유량에 대하여, 각각 2배 이상으로 농화되어 있는 것이 바람직하다. 이들 산화 피막 중의 Mn, Si의 작용은 확실하지는 않으나, 강재 표면의 산화 피막에는 원래, 용융 알루미늄과 강재와의 접촉을 늦추는 배리어 효과가 있다. 여기서, 산화 피막 중에 Mn이나 Si가 농화할수록, 이 산화 피막의 배리어 효과가 현저히 커지는 것으로 추찰된다. 즉, Mn이나 Si는 산화 피막을 강고하게 하여, 스폿 용접의 가압에 의한 파괴를 억제하고 있다고 추고된다. It is preferable that each content of Mn and Si in the oxide film 4 of the steel surface is concentrated twice or more with respect to Mn and Si content in a base material steel material, respectively. Although the action of Mn and Si in these oxide films is not certain, the oxide film on the steel surface originally has a barrier effect of delaying contact between molten aluminum and steel. Here, it is guessed that the barrier effect of this oxide film becomes remarkably large, so that Mn and Si concentrate in an oxide film. That is, Mn and Si harden the oxide film, and it is estimated that the breakdown by pressurization of the spot welding is suppressed.

또한, 산화 피막 중의 이들 Mn, Si는 산화 피막 자체가 파괴된 후에도 용융하여, 접합 계면에서, 상술한 바와 같이 Fe와 Al의 확산을 방해하여, 무른 금속간 화합물의 형성을 최소한으로 억제하는 효과도 있다고 추고된다. In addition, these Mn and Si in the oxide film are melted even after the oxide film itself is destroyed, thereby interfering with the diffusion of Fe and Al as described above at the bonding interface, thereby minimizing the formation of a soft intermetallic compound. It is assumed that.

산화 피막 중의 Mn, Si의 각 함유량이 강재의 Mn, Si의 각 함유량의 각각 2배 미만의 농화이면, 이들의 효과가 적어져 접합 강도를 높이는 효과가 그다지 얻어지지 않는다. 산화 피막 중의 Mn, Si량은 강재 중의 Mn, Si량에 의존한다. 이 점에서, 산화 피막 중의 Mn, Si 농화의 효과를 높이기 위해서는, 산화 피막 중의 Mn, Si 농화량이 높을수록 좋고, 그것을 위해서는, 강재 중에 Mn, Si가 많이 포함될수록 좋다. 그러나, 한편으로, 강재 중의 Mn, Si의 다량의 함유(첨가)는, 용접부 주변의 강재 인성을 저하시켜, 너겟 균열이 생기기 쉽게 된다. 이 때문에, 강재의 Mn에 관해서는 1 내지 2.5%의 범위의 함유가 바람직하고, Si에 관해서는 0.5 내지 1.5%의 범위의 함유가 바람직하다. If each content of Mn and Si in an oxide film is less than 2 times of each content of Mn and Si of steel materials, these effects will become small and the effect which raises joining strength will not be acquired very much. The amount of Mn and Si in the oxide film depends on the amount of Mn and Si in the steel. In this regard, in order to enhance the effect of Mn and Si thickening in the oxide film, the higher the amount of Mn and Si in the oxide film, the better, and for that purpose, the more Mn and Si are contained in the steel. However, on the other hand, a large amount (addition) of Mn and Si in the steel material lowers the toughness of the steel material around the welded portion, and nugget cracking is likely to occur. For this reason, content of 1 to 2.5% is preferable with respect to Mn of steel materials, and content of 0.5 to 1.5% is preferable with respect to Si.

한편, 산화 피막 중의 Mn, Si 농화량을 높이기 위해서, 강재 중의 Mn, Si량은 낮게 억제하고, 강재 표면에만 Mn이나 Si를 농화시키거나 하여도 좋다. 산화 피막 중의 Mn, Si 농화의 정도는, 강재 단면으로부터의 TEM-EDX 분석에 의해서 분석이 가능하다. On the other hand, in order to increase the Mn and Si concentration in the oxide film, the amount of Mn and Si in the steel may be kept low, and Mn and Si may be concentrated only on the steel surface. The degree of Mn and Si thickening in the oxide film can be analyzed by TEM-EDX analysis from the steel cross section.

Mn이나 Si를 농화한 산화 피막의 막 두께는 수십 nm 내지 1㎛ 정도로 좋고, 극단적으로 산화 피막을 두껍게 하여도 좋다. 본 발명에서 규정한 Mn이나 Si를 농화시킨 산화 피막이면, 이 정도의 막 두께로 상기 배리어 효과를 얻을 수 있다. 또한, 이들 두께, 성분의 산화 피막이면, 용접에 악영향을 미치지 않고 상기 배리어 효과를 얻을 수 있다. 이 점이, 강재측의 산화 피막의 제어라는 비교적 간단한 조작에 의해서, 강재측이나 용접측의 현재까지의 조건이나 방법을 크게 바꾸지 않고서 접합 강도가 높은 스폿 용접을 할 수 있다는 효과가 얻어진다. The film thickness of the oxide film which concentrated Mn and Si may be about tens of nm-1 micrometer, and you may extremely thicken an oxide film. If it is the oxide film which concentrated Mn and Si prescribed | regulated by this invention, the said barrier effect can be acquired with such a film thickness. Moreover, if it is an oxide film of these thicknesses and components, the said barrier effect can be acquired without adversely affecting welding. By this relatively simple operation of controlling the oxide film on the steel side, the effect of spot welding with high bonding strength can be obtained without significantly changing the conditions and methods to the present on the steel side and the welding side.

(알루미늄재)(Aluminum material)

본 발명에서 이용하는 알루미늄재는, 그 합금의 종류나 형상을 특별히 한정하지 않고, 각 구조용 부재로서의 요구 특성에 따라, 범용되고 있는 판재, 형재, 단조재, 주조재 등이 적절히 선택된다. 단지, 알루미늄재의 강도에 관해서도, 상기 강재의 경우와 같이, 스폿 용접시의 가압에 의한 변형을 억제하기 위해서 높은 쪽이 바람직하다. 이 점, 알루미늄 합금 중에서도 강도가 높고, 이러한 종류의 구조용 부재로서 범용되는 A5000계, A6000계 등의 사용이 최적이다. The aluminum material used by this invention does not specifically limit the kind and shape of the alloy, According to the request | requirement characteristic as each structural member, the board | plate material, the shape | molding material, the forging material, the casting material, etc. which are widely used are suitably selected. However, also with respect to the strength of the aluminum material, as in the case of the steel material, the higher one is preferable in order to suppress the deformation caused by the pressure during the spot welding. In this respect, the use of A5000 series, A6000 series, etc., which are high in strength and widely used as structural members of this kind, is optimal.

한편, 강재 중의 Si와 마찬가지로, 알루미늄재 중의 Si도 계면반응층 중의 Si를 원하는 레벨로 농화시켜 접합 강도를 높이는 효과가 있다. 용접 중에 Si가 용융하여, 접합 계면에서 Fe와 Al의 확산을 방해하여, 무른 금속간 화합물의 형성을 최소한으로 억제하는 효과도 있다고 추고된다. 따라서, 이 점에서는, 알루미늄재가 Si를 0.4 내지 2%의 범위로 포함하는 것, 이러한 합금으로서 상기 A6000계 등을 포함하는 알루미늄재를 선택하는 것이 바람직하다. On the other hand, like Si in steel materials, Si in aluminum materials also has the effect of concentrating Si in the interface reaction layer to a desired level to increase the bonding strength. It is believed that Si also melts during welding, hinders the diffusion of Fe and Al at the joining interface and minimizes the formation of a soft intermetallic compound. Therefore, it is preferable at this point that an aluminum material contains Si in the range of 0.4 to 2%, and to select the aluminum material containing the said A6000 type | system | group etc. as such an alloy.

본 발명에서 사용하는 이들 알루미늄재의 판 두께 t2는 0.5 내지 2.5mm의 범위로 한다. 알루미늄재의 판 두께 t2가 0.5mm 미만인 경우, 구조 재료로서의 강도가 부족하여 부적절한 데다가, 너겟 면적이 얻어지지 않고, 알루미늄 재료 표면까지 용융이 도달하기 쉽고 스패터가 발생하기 쉽기 때문에 높은 접합 강도가 얻어지지 않는다. 한편, 알루미늄재의 판 두께 t2가 2.5mm를 초과하는 경우는, 상기한 강재의 판 두께의 경우와 마찬가지로, 구조 부재나 구조 재료로서는 다른 접합 수단이 채용되기 때문에, 스폿 용접을 하여 접합할 필요성이 적다. 이것 때문에, 알루미늄재의 판 두께 t2를 2.5mm를 초과하여 두껍게 할 필요성은 없다. The sheet thickness t 2 of the aluminum material used in the present invention is in the range of 0.5 to 2.5mm. If the plate thickness t 2 of the aluminum material is less than 0.5 mm, the strength as a structural material is insufficient, and the nugget area is not obtained, the melt is easily reached to the surface of the aluminum material, and the spatter is easily generated, resulting in high bonding strength. I do not lose. On the other hand, if the plate thickness t 2 of the aluminum material is more than 2.5mm, as in the case of a plate thickness of the above-described steel material, since the other bonding means as the structural member or structural material is employed, the need for joining by the spot welding little. Because of this, there is an aluminum material sheet thickness t 2 need be increased in excess of 2.5mm.

(너겟의 면적)(Area of nugget)

상기 도 1에서의 스폿 용접부의 너겟(5)의 면적은, 알루미늄재의 판 두께 t2와의 관계로 20×t2 0.5 내지 70×t2 0.5mm2의 범위가 되도록 스폿 접합하는 것이 바람직하다. 바꿔 말하면, 너겟 면적이 20×t2 0.5 내지 70×t2 0.5mm2의 범위가 되도록 스폿 용접 조건을 선정하는 것이 필요하다. It is preferable that the area of the nugget 5 of the spot welded part in FIG. 1 be spot joined so as to be in the range of 20 x t 2 0.5 to 70 x t 2 0.5 mm 2 in relation to the plate thickness t 2 of the aluminum material. In other words, it is necessary to select the spot welding conditions so that the nugget area is in the range of 20 x t 2 0.5 to 70 x t 2 0.5 mm 2 .

종래부터, 동종의 금속 재료를 스폿 용접할 때는, 금속 재료의 두께 t에 대하여, 스폿 용접부에서의 너겟(5)의 면적을 20×t0.5mm2 정도로 하는 것이 강도적으로도 작업성으로 보더라도, 경제성으로 보더라도 최적이라고 되어 있다. 그러나, 본 발명에서는, 이종 금속 재료끼리의 접합에 대하여, 이것보다도, 상기 동종의 금속 재료보다도 큰 너겟 면적으로 한다. 스폿 용접부에서의 너겟(5)의 면적이 알루미늄재의 판 두께 t2와의 관계로 20×t2 0.5 내지 70×t2 0.5mm2의 범위가 되도록 스폿 접합함으로써 충분한 접합 강도가 얻어지고, 게다가 작업성, 경제성 모두 우수하다. 본 발명과 같은 이종 금속 재료끼리의 접합의 경우, 최적 너겟 직경은 알루미늄재측의 판 두께에 의존하고 있고, 강재의 판 두께의 영향은 무시할 수 있을 정도로 작은 것이 특징이다. Conventionally, when spot welding the same kind of metal material, even if the area of the nugget 5 in the spot welding part is about 20 x t 0.5 mm 2 with respect to the thickness t of the metal material, in view of strength and workability, Even economically, it is said to be the best. However, in this invention, it is set as the nugget area larger than this kind of metal material with respect to the joining of dissimilar metal materials. Sufficient joining strength is obtained by spot joining so that the area of the nugget 5 in the spot weld is in the range of 20 x t 2 0.5 to 70 x t 2 0.5 mm 2 in relation to the plate thickness t 2 of the aluminum material. Both economy and economy are excellent. In the case of joining dissimilar metal materials such as the present invention, the optimum nugget diameter is dependent on the plate thickness on the aluminum material side, and the influence of the plate thickness of the steel is negligibly small.

여기서, 너겟 면적이 20×t2 0.5mm2 미만, 보다 엄격하게는 30×t2 0.5mm2 미만에서는, 너겟 면적이 너무 작으면, 접합 강도가 불충분하다. 또한, 너겟 면적이 70×t2 0.5mm2를 초과하면, 접합 강도를 얻는 데에는 충분하지만, 스패터가 발생하기 쉽고, 알루미늄재의 감육량이 많기 때문에, 반대로 접합 강도가 저하된다. 따라서, 너겟 면적은 20×t2 0.5 내지 70×t2 0.5mm2의 범위, 바람직하게는 30×t2 0.5 내지 70×t2 0.5mm2의 범위로 한다. Here, when the nugget area is less than 20 x t 2 0.5 mm 2 and more strictly less than 30 x t 2 0.5 mm 2 , the joint strength is insufficient if the nugget area is too small. In addition, if the nugget area exceeds 70 x t 2 0.5 mm 2 , it is sufficient to obtain the joint strength, but spatter is likely to occur, and the weight of the aluminum material is large, conversely, the joint strength is lowered. Therefore, the nugget area is in the range of 20 x t 2 0.5 to 70 x t 2 0.5 mm 2 , preferably in the range of 30 x t 2 0.5 to 70 x t 2 0.5 mm 2 .

(너겟 면적의 측정)(Measurement of the nugget area)

본 발명에서의 너겟 면적은, 강재-알루미늄재가 접합하고 있는 계면의 면적의 측정에 의해서 얻어진다. 접합 계면 면적의 측정 방법은, 접합 계면에서 박리 또는 절단에 의해 분단한 알루미늄재측을 화상 해석하여, 너겟의 면적을 계측함으로써 구할 수 있다. 너겟 형상이 대략 원형상인 경우는, 접합부를 절단하여 단면으로부터 광학현미경으로 관찰하여, 형성되는 너겟의 계면에서의 직경을 측정하여 면적을 구하더라도 좋다. 그 경우, 적어도 직교한 2방향의 너겟 직경을 측정한다. The nugget area in this invention is obtained by the measurement of the area of the interface which the steel-aluminum material joins. The measuring method of joining interface area can be calculated | required by image-analyzing the aluminum material side segmented by peeling or cutting | disconnecting at the joining interface, and measuring the area of a nugget. In the case where the nugget shape is substantially circular, the junction portion may be cut and observed with an optical microscope from the cross section, and the area may be obtained by measuring the diameter at the interface of the nugget to be formed. In that case, the nugget diameter in at least two orthogonal directions is measured.

(계면반응층의 두께)(Thickness of the interface reaction layer)

상기 도 1에서, 너겟(5)에서의 계면반응층(6)은, 이 계면반응층(6)의 두께가 0.5 내지 10.5㎛인 부분의 면적이 10×t2 0.5mm2 이상인 것으로 한다. 이 최적 두께의 계면반응층의 면적 규정은, 접합 강도의 관점에서이기는 하지만, 얇을수록 좋다는 종래의 상식과는 달리, 최적 범위로 제어하는 것이며, 지향하는 방향으로서는 오히려 적극적으로 존재시키는 방향이기도 한다. 그리고, 상기한 바와 같이, 접합 강도 향상을 위해 최적 두께 범위의 계면반응층을 큰 면적으로 형성한다, 바꿔 말하면 광범위하게 존재시킨다고 하는 기술 사상에 근거한다. In FIG. 1, it is assumed that the interface reaction layer 6 in the nugget 5 has an area of a portion of which the thickness of the interface reaction layer 6 is 0.5 to 10.5 μm of 10 × t 2 0.5 mm 2 or more. Although the area regulation of the interface reaction layer of the optimum thickness is from the viewpoint of the bonding strength, unlike the conventional common sense that the thinner the better, it is controlled in the optimum range, and is also a direction to actively exist as a direction to be directed. As described above, the interfacial reaction layer in the optimum thickness range is formed with a large area in order to improve the bonding strength.

따라서, 이 계면반응층의 두께가 0.5 내지 10㎛인 부분의 면적이 10×t2 0.5mm2 미만, 보다 엄격하게는 25×t2 0.5mm2 미만에서는, 최적 두께 범위의 계면반응층이 광범위해지지 않고, 오히려 접합 강도가 저하된다. 계면반응층의 두께가 0.5㎛ 미만인 부분에서는, 강-알루미늄의 확산이 불충분하게 되어, 접합 강도가 낮게 된다. 반대로 계면반응층의 두께가 두꺼울수록 취약해지고, 특히 10.5㎛를 넘는 부분에서는 취약하게 되어 접합 강도가 낮게 된다. 이것 때문에, 이러한 계면반응층의 면적이 커질수록 접합부 전체로서의 접합 강도가 낮게 된다. 따라서, 접합부 전체로서의 접합 강도를 높이기 위해서는, 계면반응층의 두께가 0.5 내지 10.5㎛인 부분의 면적이 10×t2 0.5mm2 이상, 바람직하게는 25×t2 0.5mm2 이상 필요하다. Therefore, when the area of the portion where the thickness of the interfacial reaction layer is 0.5 to 10 µm is less than 10 x t 2 0.5 mm 2 , more strictly less than 25 x t 2 0.5 mm 2 , the interfacial reaction layer in the optimum thickness range is wide. It does not become weak, but rather joining strength falls. In the part where the thickness of the interfacial reaction layer is less than 0.5 µm, the diffusion of the steel-aluminum becomes insufficient, resulting in low bonding strength. On the contrary, the thicker the thickness of the interfacial reaction layer becomes, the more fragile it is, especially in the portion exceeding 10.5㎛, the joint strength is low. For this reason, the larger the area of such an interfacial reaction layer, the lower the bonding strength as the whole joint. Therefore, in order to increase the bonding strength of the whole joint, there is a need for the area of the thickness of the interface reaction layer is from 0.5 to 10.5㎛ portion 10 × t 2 0.5 mm 2 or more, preferably not less than 25 × t 2 0.5 mm 2.

이 계면반응층의 두께도, 상기 너겟 면적과 마찬가지로 강재-알루미늄재가 접합하고 있는 계면의 면적의, 알루미늄재측의 화상 해석이나 SEM 관찰에 의해서 측정할 수 있다. The thickness of this interface reaction layer can also be measured by image analysis and SEM observation of the aluminum material side of the area of the interface where the steel-aluminum material is joined similarly to the said nugget area.

(계면반응층에서의 화합물)(Compound in Interfacial Reaction Layer)

본 발명에서는, 또한, 스폿 용접후의 이재 접합체에서의(도 1의 용접 계면(6)에서의) 금속간 화합물을 규정하는 것을 바람직한 태양으로 한다. 본 발명에서 규정하는 금속간 화합물을, 이재 접합체 접합부단면의 용접 계면(6)의 단면도인 도 3, 4에 의해 나타낸다. 도 3은 도 4의 접합부 단면의 용접 계면(6)의 단면 현미경사진을 모식화한 도면이다. In the present invention, it is further preferred to define an intermetallic compound (at the welding interface 6 in FIG. 1) in the transfer member after spot welding. The intermetallic compound prescribed | regulated by this invention is shown by FIG. 3, 4 which is sectional drawing of the welding interface 6 of the dissimilar body junction part end surface. FIG. 3: is a figure which simplified the cross-sectional micrograph of the welding interface 6 of the junction part cross section of FIG.

도 4에 나타낸 바와 같이, 용접 계면(6)에서는, 강재측에 층상의 Al5Fe2계 화합물층, 알루미늄재측에는 입상(粒狀) 또는 침상(針狀)의 Al3Fe계 화합물과 Al19Fe4Si2Mn계 화합물이 혼재한 층을 각각 갖는다. 도 4의 알루미늄재측의 Al3Fe계 화합물과 Al19Fe4Si2Mn계 화합물이 혼재한 층에서, 너겟 깊이 방향의 길이로 나타내는 l1이 일점쇄선으로 나타내는 너겟 중심에 있어서 너겟 깊이 방향의 평균 두께를 나타낸다. 또한, 접합부에서의 평면 방향에서 나타내는 S1이 이 두께 범위의 (Al3Fe+Al19Fe4Si2Mn)계 화합물의 면적(이재 접합체 접합부에서 평면 방향의 면적)을 나타낸다. 도 4의 강재측에 층상으로 형성한 Al5Fe2계 화합물층에서, 너겟 깊이 방향의 길이로 나타내는 l2가 일점쇄선으로 나타내는 너겟 중심에서 너겟 깊이 방향의 평균 두께를 나타낸다. 또한, 접합부에서의 평면 방향에서 나타내는 S2가 이 두께 범위의 Al5Fe2계 화합물층의 면적(이재 접합체 접합부에서의 평면 방향의 면적)을 나타낸다. As shown in Fig. 4, at the welding interface 6, a layered Al 5 Fe 2 -based compound layer on the steel side, and an aluminum 3 side, granular or needle-shaped Al 3 Fe-based compound and Al 19 Fe Each of the 4 Si 2 Mn-based compounds has a mixed layer. In the layer of aluminum jaecheuk Al 3 Fe-based compound and Al 19 Fe 4 Si 2 Mn-based compound shown in Fig. 4 are mixed, the average of the l 1 represents the length of the nugget depth direction of the nugget depth in the nugget center shown by a one-dot chain line direction Indicates thickness. Also it shows the S 1 is the thickness range shown in the plane direction at the joint (Al 3 Fe + Al 19 Fe 4 Si 2 Mn) area of the compound (area of the plane direction at the joint of different materials bonded body). In the Al 5 Fe 2 -based compound layer formed in the form of a layer on the steel side of FIG. 4, l 2 represented by the length in the nugget depth direction represents the average thickness in the nugget depth direction at the nugget center represented by a dashed line. In addition, the S 2 shown in a plan view in the direction of the joint represents the area (area of the plane direction at the joint of different materials bonded body) of the Al 5 Fe 2 based compound layer is a thickness range.

(알루미늄재측의 화합물층)(Compound layer on the aluminum material side)

본 발명에서는, 접합 강도를 높이기 위해서, Al3Fe계 화합물과 Al19Fe4Si2Mn계 화합물의 층의 너겟 중심에서 너겟 깊이 방향의 평균 두께 l1을 0.5 내지 10㎛의 범위로 하는 것이 바람직하다. 한편, 본 발명에서 말하는 「너겟 중심」이란 너겟 중심±0.1mm의 범위를 가리킨다. In the present invention, in order to increase the bonding strength, the average thickness l 1 in the nugget depth direction at the nugget center of the layer of the Al 3 Fe-based compound and the Al 19 Fe 4 Si 2 Mn-based compound is preferably in the range of 0.5 to 10 µm. Do. In addition, "nugget center" as used in this invention refers to the range of nugget center ± 0.1mm.

Al3Fe계 화합물과 Al19Fe4Si2Mn계 화합물은, 알루미늄재측에 형성되는 금속간 화합물로, 도 3, 4와 같이 입상 또는 침상으로 형성된다. 중앙부(너겟 중심부)에서는, 개개의 화합물 입자의 크기(또는 침상 화합물 입자의 길이)가 크고, 너겟의 단부(도 3, 4의 좌우 방향)로 향함에 따라, 서서히 알갱이(粒), 바늘(針)의 크기와 분포가 감소한다. 이 단부에서는, 화합물 입자의 밀도가 작고, 화합물 입자가 점재하는 형태로 되지만, 강재측의 Al5Fe2계 화합물보다도 큰 면적으로는 존재한다. The Al 3 Fe-based compound and the Al 19 Fe 4 Si 2 Mn-based compound are intermetallic compounds formed on the aluminum material side, and are formed in a granular shape or needle shape as shown in FIGS. 3 and 4. In the center part (nugget center part), the size (or length of acicular compound particle) of an individual compound particle is large, and it is a grain and a needle gradually as it goes to the edge part (left-right direction of FIGS. 3, 4) of a nugget. Decreases in size and distribution. At this end, although the density of the compound particles is small and the compound particles are scattered, they exist in an area larger than the Al 5 Fe 2 -based compound on the steel side.

이러한 Al3Fe계 화합물과 Al19Fe4Si2Mn계 화합물은, 상기 형상에 의한 효과도 포함하여 쐐기(anchor) 효과가 있어, 알루미늄재 및 Al5Fe2계 화합물층과의 밀착성을 향상시켜, 접합 강도를 높인다. 이러한 효과는, Al3Fe계 화합물과 Al19Fe4Si2Mn계 화합물의 층이 지나치게 얇으면 발휘되지 않는다. 특히 l1이 0.5㎛ 미만이면 상기 쐐기 효과가 불충분하고, Al5Fe2계 화합물층과의 밀착성이 나빠서, 층간의 파단이 생기기 쉬워 평활한 계면에서 파단한다. 이것 때문에, 본 발명에서는, Al3Fe계 화합물과 Al19Fe4Si2Mn계 화합물층의 너겟 중심에서 너겟 깊이 방향의 평균 두께 l1을 0.5㎛ 이상으로 한다. Such Al 3 Fe-based compound and Al 19 Fe 4 Si 2 Mn-based compound have an wedge effect including the effect by the above-described shape, to improve the adhesion between the aluminum material and the Al 5 Fe 2 -based compound layer, Increase the joint strength Such an effect is not exhibited when the layers of the Al 3 Fe compound and the Al 19 Fe 4 Si 2 Mn compound are too thin. In particular, when l 1 is less than 0.5 µm, the wedge effect is insufficient, adhesion to the Al 5 Fe 2 -based compound layer is poor, and breakage between layers is likely to occur, and fracture occurs at a smooth interface. Because of this, in the present invention, and the Al 3 Fe-based compound and Al 19 Fe 4 Si 2 Mn-based nugget center average thickness l 1 of the nugget depth direction in the compound layer over 0.5㎛.

한편, Al3Fe계 화합물과 Al19Fe4Si2Mn계 화합물층이 지나치게 성장하여 층을 지나치게 두껍게 형성하면, 오히려 개개의 화합물 입자가 파괴의 기점이 된다. 특히, l1이 10㎛를 넘는 경우에는 이 경향이 현저하여 진다. 이것 때문에, 본 발명에서는 Al3Fe계 화합물과 Al19Fe4Si2Mn계 화합물층의 너겟 중심에서 너겟 깊이 방향의 평균 두께 l1을 10㎛ 이하로 한다. On the other hand, when the Al 3 Fe-based compound and the Al 19 Fe 4 Si 2 Mn-based compound layer grow excessively and form the layer too thick, the individual compound particles become the starting point of destruction. In particular, l 1 If exceeding 10㎛ there is a tendency to remarkably. Because of this, in the present invention, the Al 3 Fe-based compound and Al 19 Fe 4 Si 2 Mn-based nugget center average thickness l 1 of the nugget depth direction in the compound layer in 10㎛ below.

(강재측의 화합물층)(Compound layer on the steel side)

본 발명에서는, 상기 알루미늄재측의 금속간 화합물층 조건을 만족시킨 위에, 접합 강도를 또한 높이기 위해서, 상기 Al3Fe계 화합물층의 너겟 깊이 방향의 평균 두께 l2가 0.5 내지 5㎛의 범위인 부분의 면적 S2가 10×t2 0.5mm2 이상, 보다 바람직하게는 20×t2 0.5mm2 이상인 것이 바람직하다. 그리고, 마찬가지로 접합 강도를 또한 높이기 위해서, 상기 Al5Fe2계 화합물층의 너겟 중심에서 너겟 깊이 방향의 평균 두께 l2가 0.5 내지 5㎛의 범위인 것이 바람직하다. In the present invention, in order to further increase the bonding strength after satisfying the intermetallic compound layer condition on the aluminum material side, the area of the portion whose average thickness l 2 in the nugget depth direction of the Al 3 Fe-based compound layer is in the range of 0.5 to 5 μm. S 2 is not less than 10 × t 2 0.5 mm 2 or more, more preferably 20 × t 2 0.5 mm 2 is preferred. In addition, in order to further increase the bonding strength, the average thickness l 2 in the nugget depth direction at the nugget center of the Al 5 Fe 2 -based compound layer is preferably in the range of 0.5 to 5 μm.

(알루미늄재측의 화합물층과 강재측의 화합물층의 상호 관계)(Correlation between Compound Layer on Aluminum Material Side and Compound Layer on Steel Side)

이상의, 알루미늄재측의 화합물층과, 강재측의 화합물층의 개개의 규정에 더하여, 접합 강도를 더욱 높이기 위해서는, 알루미늄재측의 화합물층과 강재측의 화합물층의 상호 관계를 규정하는 것이 바람직하다. 즉, 상기 접합체의 용접 계면에서, Al5Fe2계 화합물층의 평균 두께 l1이 0.5 내지 5㎛의 범위인 부위에, 평균 두께 l2가 0.5 내지 10㎛의 범위인 Al3Fe계 화합물과 Al19Fe4Si2Mn계 화합물의 층이 존재하고, 또한 이 평균 두께 범위의 Al3Fe계 화합물과 Al19Fe4Si2Mn계 화합물의 층의 면적 S1이 15×t2 0.5mm2 이상인 것, 더욱이 25×t2 0.5mm2 이상인 것이 바람직하다. In addition to the above-described individual definition of the compound layer on the aluminum material side and the compound layer on the steel material side, it is preferable to define the mutual relationship between the compound layer on the aluminum material side and the compound layer on the steel material side in order to further increase the bonding strength. That is, the Al 3 Fe-based compound and Al in which the average thickness l 2 is in the range of 0.5 to 10 μm in a portion where the average thickness l 1 of the Al 5 Fe 2 -based compound layer is in the range of 0.5 to 5 μm at the weld interface of the joined body. A layer of 19 Fe 4 Si 2 Mn compound is present, and the area S 1 of the layer of Al 3 Fe compound and Al 19 Fe 4 Si 2 Mn compound in the average thickness range is 15 × t 2 0.5 mm 2 or more. In addition, it is preferable that it is 25 * t <2> 0.5mm < 2> or more.

상기 평균 두께 범위의 Al3Fe계 화합물과 Al19Fe4Si2Mn계 화합물의 층의 면적 S1은 큰 쪽이 접합 강도가 높아진다. 이 면적 S1이 15×t2 0.5mm2 미만이면, 동일 강도인 경우, 너겟의 접합 면적이 클수록 접합부의 파단 하중(접합 강도)은 저하될 가능성이 높다. 한편, 너겟의 접합 면적이 작은 경우에는, 접합부는 마찬가지로 보다 낮은 하중에 의해 파단하기 쉽게 된다. 상기 평균 두께 범위의 Al3Fe계 화합물과 Al19Fe4Si2Mn계 화합물의 층의 면적 S1이 특히 25×t2 0.5mm2 이상인 경우, 접합력이 높은 접합부(접합 계면) 면적이 충분히 크기 때문에, 보다 큰 파단 하중이 된다. 그 결과, 접합 계면이 알루미늄 기재보다도 충분히 파단 하중이 높기 때문에, 계면 파단하지 않고 알루미늄재측이 파단하게 된다. The larger the area S 1 of the layer of the Al 3 Fe-based compound and the Al 19 Fe 4 Si 2 Mn-based compound in the average thickness range, the higher the bonding strength. If the area S 1 is less than 15 × t 2 0.5 mm 2 , in the case of the same strength, the greater the joint area of the nugget, the more likely the breaking load (bond strength) of the joint is lowered. On the other hand, when the joint area of the nugget is small, the joint is likely to break with a lower load as well. When the area S 1 of the layer of the Al 3 Fe-based compound and the Al 19 Fe 4 Si 2 Mn-based compound in the average thickness range is 25 × t 2 0.5 mm 2 or more, the junction area (bonding interface) having high bonding strength is sufficiently large. This results in a greater breaking load. As a result, since the bonding interface has a higher breaking load than that of the aluminum substrate, the aluminum material side is broken without breaking the interface.

상기한 최적 두께의 계면반응층의 면적 규정은, 접합 강도의 관점으로부터이기는 하지만, 알루미늄재측의 화합물층과 강재측의 화합물층의 상호 관계를, 계면반응층의 최적 두께와 최적 면적으로부터 최적 범위로 제어하는 것이다. 이 때문에, 본 발명이 지향하는 방향으로서는, 얇을수록 좋다는 종래의 상식과는 달리, 오히려 적극적으로 존재시키는 방향이기도 한다. 그리고, 상기한 대로, 접합 강도 향상을 위해 최적 두께 범위의 계면반응층을 큰 면적으로 형성하는, 바꿔 말하면 광범위하게 존재시킨다는 기술 사상에 근거한다. Although the above-mentioned area definition of the interfacial reaction layer of the optimum thickness is from the viewpoint of the bonding strength, the correlation between the compound layer on the aluminum material side and the compound layer on the steel side is controlled from the optimum thickness and the optimum area of the interfacial reaction layer to the optimum range. will be. For this reason, unlike the conventional common sense that the thinner the direction which this invention aims at, it is also a direction which exists actively. As described above, the present invention is based on the technical idea that the interfacial reaction layer in the optimum thickness range is formed in a large area, that is, in a wide range, in order to improve the bonding strength.

(접합 강도와 파단 형태)(Bond strength and fracture form)

본 발명의 경우에, 접합 강도가 높은 경우, 접합 계면은 파단하지 않고, 접합부가 플러그상으로 파단(Al3Fe계 화합물층이 존재하는 범위보다 외측에서, 알루미늄재가 모재 파단)한다. 바꿔 말하면, 이러한 접합부의 파단 형태는 본 발명의 접합 강도의 높이를 나타내고 있다. 한편, 종래와 같이 접합 강도가 낮은 경우, 접합 계면에서 파단하여, 쐐기상의 Al5Fe2계 화합물과 Al19Fe4Si2Mn계 화합물의 층이 찢어져, Al5Fe2계 화합물층과 Al3Fe계 화합물과 Al19Fe4Si2Mn계 화합물의 층 사이에서 파단한다. 바꿔 말하면, 이러한 접합부의 파단 형태는 접합 강도가 낮음을 나타내고 있다. In the case of the present invention, when the bonding strength is high, the bonding interface does not break, and the bonding portion breaks into a plug shape (the aluminum material breaks outside the range where the Al 3 Fe-based compound layer is present). In other words, the fractured form of such a joint part has shown the height of the joint strength of this invention. On the other hand, when the bonding strength is low as in the prior art, it breaks at the bonding interface and the wedge-shaped Al 5 Fe 2 -based compound and the Al 19 Fe 4 Si 2 Mn-based layer are torn, resulting in an Al 5 Fe 2 -based compound layer and Al 3 Fe. It breaks between layers of a compound and an Al 19 Fe 4 Si 2 Mn compound. In other words, the fractured form of such a joint indicates that the joint strength is low.

(접합 강도에 영향을 미치는 인자)(Factors Affecting Bond Strength)

이상 설명한 접합 강도에 미치는 각 인자의 기여도를 다시 정리한다. The contribution of each factor to the joint strength described above is summarized again.

접합 강도의 향상에는, 특히 Al3Fe계 화합물과 Al19Fe4Si2Mn계 화합물의 층의 평균 두께 l1의 효과가 가장 높고, 평균 두께 l2가 최적 범위(0.5 내지 5㎛)인 부분의 Al5Fe2계 화합물층의 면적 S2의 효과도 높다. In order to improve the joint strength, in particular, the effect of the average thickness l 1 of the layer of the Al 3 Fe-based compound and the Al 19 Fe 4 Si 2 Mn-based compound is the highest, and the average thickness l 2 is the optimal range (0.5 to 5 μm). The effect of the area S 2 of the Al 5 Fe 2 -based compound layer is also high.

Al3Fe계 화합물과 Al19Fe4Si2Mn계 화합물의 층의 평균 두께 l1은 상기한 대로 쐐기 효과에 의해 알루미늄재 및 AlFe계 화합물층과의 밀착성을 부여하기 때문에, 너겟 중앙부에서의 접합력 향상에 기여한다. 단지, Al3Fe계 화합물과 Al19Fe4Si2Mn계 화합물의 층의 평균 두께 l1만의 제어로서는, 주위에서 Al3Fe계 화합물과 Al19Fe4Si2Mn계 화합물의 층과 Al5Fe2계 화합물층의 계면이 박리할 가능성이 있다. 이 때문에 파단 하중이 그다지 높아지지 않을 가능성이 있다. 이것에 대하여, 평균 두께 l2가 최적 범위(0.5 내지 5㎛)인 부분의 Al5Fe2계 화합물층의 면적 S2는, 광범위한 안정적인 밀착성에 기여하여, 스폿 접합점 전체의 파단 하중을 높이는 효과가 있다. 그러나, 이 Al5Fe2계 화합물층의 면적 S2만의 제어로서는 안정한 강도가 얻어지지 않고, 강도의 격차가 크다. 이것 때문에, Al3Fe계 화합물과 Al19Fe4Si2Mn계 화합물의 층의 평균 두께 l1만의 제어에 더하여, 이 Al5Fe2계 화합물층의 면적 S2의 제어를 실시했을 때에 높은 접합 강도가 확실히 보증된다. The average thickness l 1 of the layers of the Al 3 Fe-based compound and the Al 19 Fe 4 Si 2 Mn-based compound gives adhesion to the aluminum material and the AlFe-based compound layer by the wedge effect as described above, so that the bonding force at the nugget center portion is improved. Contribute to. However, the control of the average thickness l 1 of the layers of the Al 3 Fe-based compound and the Al 19 Fe 4 Si 2 Mn-based compound includes only the layers of the Al 3 Fe-based compound and the Al 19 Fe 4 Si 2 Mn-based compound and Al 5. There is a possibility that the interface of the Fe 2 -based compound layer is peeled off. For this reason, there exists a possibility that a breaking load does not become so high. On the other hand, the area S 2 of the Al 5 Fe 2 compound layer in the portion where the average thickness l 2 is in the optimum range (0.5 to 5 µm) contributes to a wide range of stable adhesiveness and has an effect of increasing the breaking load of the entire spot junction. . However, stable control cannot be obtained by controlling only the area S 2 of the Al 5 Fe 2 -based compound layer, and the difference in strength is large. For this reason, in addition to control of the average thickness l 1 of the layer of the Al 3 Fe-based compound and the Al 19 Fe 4 Si 2 Mn-based compound, high bonding strength when the area S 2 of the Al 5 Fe 2 -based compound layer is controlled Is definitely guaranteed.

또한, Al5Fe2계 화합물층의 너겟 중심에서 너겟 깊이 방향의 평균 두께 l2와, 최적 두께 범위의 Al3Fe계 화합물과 Al19Fe4Si2Mn계 화합물의 층의 면적 S1도 접합 강도의 향상에 기여하지만, 상기 두 개의 인자보다는 접합 강도의 향상 효과는 작다. 그러나, 이들의 인자를 단독으로 채용하더라도 접합 강도의 향상 효과는 작지만, 상기 Al3Fe계 화합물과 Al19Fe4Si2Mn계 화합물의 층의 평균 두께 l1과 Al5Fe2계 화합물층의 면적 S2의 제어에 더하여 이들의 제어를 실시했을 때에 가장 높은 접합 강도가 얻어진다. In addition, the average thickness l 2 in the nugget depth direction at the nugget center of the Al 5 Fe 2 compound layer and the area S 1 of the layer of the Al 3 Fe compound and the Al 19 Fe 4 Si 2 Mn compound in the optimum thickness range are also in the bond strength. However, the effect of improving the bond strength is smaller than the two factors. However, even when these factors are employed alone, the effect of improving the bonding strength is small, but the average thickness l 1 of the layers of the Al 3 Fe-based compound and the Al 19 Fe 4 Si 2 Mn-based compound and the area of the Al 5 Fe 2 -based compound layer In addition to the control of S 2 , the highest bonding strength is obtained when these controls are performed.

(금속간 화합물의 측정 방법)(Measurement Method of Intermetallic Compounds)

본 발명에서, Al3Fe계 화합물과 Al19Fe4Si2Mn계 화합물의 층이나, Al5Fe2계 화합물층은, 접합부의 단면을 HAADF-STEM상(1만 내지 2만배)으로 EDX점 분석에 의한 반정량(半定量) 분석을 실시하여, 상기 조직 사진인 도 4와 같이 검출된다. 바꿔 말하면, 이하에 설명하는 HAADF-STEM법을 이용하여 접합부 계면을 측정하지 않는 한, 본 발명에서 규정하는 금속간 화합물의 식별이나, 금속간 화합물층의 두께나 면적의 정확한 측정은 어렵다고도 할 수 있다. In the present invention, the Al 3 Fe-based compound and Al 19 Fe 4 Si 2 Mn-based compound layer, Al 5 Fe 2 -based compound layer, EDX point analysis of the cross section of the junction portion in the HAADF-STEM phase (10,000 to 20,000 times) The semiquantitative analysis by the above-mentioned method is performed, and it is detected like FIG. 4 which is the said tissue photograph. In other words, unless the joint interface is measured using the HAADF-STEM method described below, it can be said that the identification of the intermetallic compound and the precise measurement of the thickness and area of the intermetallic compound layer defined in the present invention are difficult. .

이들 금속간 화합물의 식별은, 상기 반정량 분석에서 도 4에 나타내는 접합부 계면의 1-1 내지 1-24의 각 측정점의 조성을 측정하여, Al, Fe, Si, Mn, Mg(at%)를 백분율로 했을 때의 조성에 의해 식별한다. 즉, Al량이 73 내지 95at%이고 Fe량이 5 내지 25at%이며 Si량이 2at% 미만인 경우에는 「Al3Fe계 화합물」이라고 한다. 또한, 동 분석으로, Al량이 70 내지 78at%이고 Fe량이 10 내지 30at%이며 Si량이 2 내지 15at%인 경우 「Al19Fe4Si2Mn계 화합물」이라고 한다. 또한, Al량이 60 내지 73at%이고 Fe량이 25 내지 35at%이며 Si량이 2at% 미만인 경우 「Al5Fe2계 화합물」이라고 한다. The identification of these intermetallic compounds measured the composition of each measuring point of 1-1 to 1-24 of the junction interface shown in Fig. 4 in the semiquantitative analysis, and the percentage of Al, Fe, Si, Mn, Mg (at%) We distinguish by composition when we assumed. That is, 73 to 95at% and 5 to 25at% Fe amount is the amount of Al is referred to as "Al 3 Fe-based compound" is less than 2at% the amount of Si. In addition, when the amount of Al is 70 to 78 at%, the amount of Fe is 10 to 30 at% and the amount of Si is 2 to 15 at%, it is referred to as "Al 19 Fe 4 Si 2 Mn-based compound". In addition, 60 to 73at%, and 25 to 35at% Fe amount is the amount of Al is less than 2at% Si amount is referred to as "Al 5 Fe 2 compound".

HAADF-STEM법(High Angle Annular Dark Field-Scanning Transmission Electron Microscope)은 높은 각측에 산란된 탄성 산란 전자를 원환상 검출기로 모아 상 신호를 얻는 수법이다. HAADF-STEM 상은 회절 콘트라스트의 영향을 거의 받지 않고, 콘트라스트는 원자 번호(Z)의 거의 2승에 비례한다는 특징이 있어, 수득된 상이 그대로 조성 정보를 갖는 2차원 맵(map)이 된다. 미량 원소도 좋은 감도로 검출할 수 있기 때문에, 접합 계면의 미세 구조 해석에 유효하다. The HAADF-STEM method (High Angle Annular Dark Field-Scanning Transmission Electron Microscope) is a method of obtaining a phase signal by collecting the scattered elastic scattering electrons on the high side with a toroidal detector. The HAADF-STEM image is almost unaffected by the diffraction contrast, and the contrast is proportional to the quadratic power of the atomic number (Z), resulting in a two-dimensional map with composition information as it is. Since trace elements can be detected with good sensitivity, it is effective for analyzing the microstructure of the bonding interface.

보다 구체적으로는, 접합체의 너겟 중앙부에서 절단하여, 단면이 관찰될 수 있도록 수지에 매립하고 경면 연마를 한 것을, SIM으로 계면반응층의 각 화합물층의 평균 두께를 개략 측정한다. 그 후, 너겟 중심부 및 Al5Fe2계 화합물로 보이는 층의 존재 경계보다 내측의 부분, Al3Fe계 화합물과 Al19Fe4Si2Mn계 화합물로 보이는 층의 존재 경계의 내외 부분, 각 화합물로 보이는 층의 깊이 방향 길이가 상한을 상회하면 보이는 개소의 내외 부분을 히타치제작소제 집속 이온 빔 가공 장치(FB-2000A)를 이용하여 TEM 관찰 가능한 두께까지 FIB 가공을 실시함으로써 시료를 얇게 하여 관찰·분석용 시료로서 제공한다. 그리고, HAADF 검출기를 갖춘 JEOL제 전계 방사형 투과전자현미경(JEM-2010F)을 이용하여, 가속 전압 200kV에서 시야 100㎛의 범위(1만 내지 2만배)로 관찰하여, 각 알갱이, 다른 상에 대하여 모두 EDX점 분석을 하여, Al3Fe계 화합물과 Al19Fe4Si2Mn계 화합물의 층이나, Al5Fe2계 화합물층의 동정을 한다. More specifically, the average thickness of each compound layer of the interfacial reaction layer is roughly measured by SIM, which is cut at the nugget center portion of the joined body and embedded in resin so that the cross section can be observed. Subsequently, the inner portion of the nugget center and the inner boundary of the layer shown as the Al 5 Fe 2 -based compound, the inner and outer portions of the boundary of the presence of the layer as the Al 3 Fe-based compound and the Al 19 Fe 4 Si 2 Mn-based compound, each compound When the depth direction length of the visible layer exceeds the upper limit, the sample is thinned by performing FIB processing on the inside and outside portions of the visible portion to the thickness that can be observed by TEM using a focused ion beam processing apparatus (FB-2000A) manufactured by Hitachi, Ltd. It serves as a sample for analysis. Using a JEOL field emission transmission electron microscope (JEM-2010F) equipped with a HAADF detector, an observation voltage was observed in a range (10,000 to 20,000 times) in a range of 100 μm at an acceleration voltage of 200 kV. EDX point analysis is performed to identify a layer of an Al 3 Fe compound, an Al 19 Fe 4 Si 2 Mn compound, or an Al 5 Fe 2 compound layer.

Al3Fe계 화합물과 Al19Fe4Si2Mn계 화합물의 깊이 방향의 두께(길이)는, 수득된 시야 100㎛의 HAADF-STEM 상으로부터, 모든 Al3Fe계 화합물과 Al19Fe4Si2Mn계 화합물로 동정된 알갱이·바늘의 깊이 방향의 길이를 측정하여 평균화했다. Al5Fe2계 화합물층의 깊이 방향의 두께(길이)는, 동일 상으로부터, 두께를 5점 측정하여 평균했다. 이상의 측정을, 관찰·분석용 시료 모두에 대하여 실시했다. 돔형 칩을 이용한 스폿 용접 접합에서는, 중심부로부터 양 화합물 모두, 단부가 됨에 따라서 두께가 감소하고 있었다. 따라서, 각각의 화합물의 깊이 방향의 길이의 상한을 넘는 지점(부위)의 직경, 하한을 하회하는 지점의 직경을 구하여, 각 화합물의 최적 두께 범위가 되는 면적으로 환산했다. The thickness (length) in the depth direction of the Al 3 Fe-based compound and the Al 19 Fe 4 Si 2 Mn-based compound was determined from all of the Al 3 Fe-based compounds and Al 19 Fe 4 Si 2 from the HAADF-STEM image having a visual field of 100 µm. The length in the depth direction of the grain and needle identified by the Mn compound was measured and averaged. Al 5 Fe 2 total thickness (length) of the depth of the compound layer, has an average from the same, by measuring the thickness of 5. The above measurement was performed about all the samples for observation and analysis. In the spot welding joint using a dome chip, the thickness decreased as both compounds became an end part from the center part. Therefore, the diameter of the point (part) exceeding the upper limit of the length of the depth direction of each compound, and the diameter of the point below the lower limit were calculated | required, and it converted into the area used as the optimum thickness range of each compound.

(계면반응층의 조성)(Composition of Interfacial Reaction Layer)

본 발명에서는, 계면반응층중에 Mn, Si를 원하는 레벨로 농화시켜 접합 강도를 높이는 것이 바람직하다. 이를 위해, 계면반응층 중의 두께 방향의 중간점(두께 중심)에서의 Mn 원소량과 Si 원소량을 규정한다. 계면반응층 중의 상기 포인트에서의 Mn 원소량(이하, 간단히 계면반응층 중의 Mn량이라고 함)은 강재의 Mn 원소량에 대하여(강재의 Mn 원소량과의 비로) 1.5배 이상으로 높게 하는 것이 바람직하다. In the present invention, it is preferable to increase the bonding strength by concentrating Mn and Si to a desired level in the interface reaction layer. For this purpose, the amount of Mn elements and the amount of Si elements at the intermediate point (thickness center) in the thickness direction in the interfacial reaction layer are defined. The Mn element amount (hereinafter, simply referred to as Mn amount in the interface reaction layer) at the point in the interfacial reaction layer is preferably made 1.5 times or more relative to the Mn element amount in the steel material (in terms of the ratio of Mn element in the steel material). Do.

또한, 계면반응층 중의 상기 포인트에서의 Si 원소량(이하, 간단히 계면반응층 중의 Si량이라고 함)은 알루미늄재의 Si 원소량에 대하여(알루미늄재의 Si 원소량과의 비로) 1.1배 이상으로 높게 하고, 또한 강재의 Si 원소량에 대하여(강재의 Si 원소량과의 비로)도 1.1배 이상으로 높게 하는 것이 바람직하다. In addition, the amount of Si elements (hereinafter, simply referred to as the amount of Si in the interface reaction layer) at the point in the interface reaction layer is made 1.1 times or more relative to the amount of Si elements in the aluminum material (as a ratio with the amount of Si elements in the aluminum material). Moreover, it is preferable to make it 1.1 times or more with respect to the Si element amount of steel materials (in ratio with the Si element amount of steel materials).

이들 Mn, Si를 상기 원하는 레벨로 계면반응층 중에 농화시키기 위해서는, 강재와 알루미늄재의 Mn, Si 함유량이나 스폿 용접 조건 등을 적정화할 필요가 있다. 실제로 시험해본 바로서는, 스폿 용접 조건을 적정화함으로써 Mn은 최대 2.5배, Si는 최대 1.8배로 할 수 있고, 얻어지는 농화도의 범위에서는, 이들 Mn, Si를 농화할수록 접합 강도가 높아지는 경향이 있다. In order to concentrate these Mn and Si in an interface reaction layer at the desired level, it is necessary to optimize Mn, Si content, spot welding conditions, etc. of steel materials and aluminum materials. In actual testing, Mn can be made up to 2.5 times and Si can be made up to 1.8 times by optimizing the spot welding conditions, and in the range of the degree of concentration obtained, the bonding strength tends to increase as the concentration of these Mn and Si is concentrated.

계면반응층의 Mn이나 Si의 농화의 정도는, 용접 접합부의 단면으로부터의 TEM-EDX 분석이나 SIMS에 의한 각각의 2차 이온 강도 분석에 의해서 분석이 가능하지만, SIMS에 의해서 Mn이나 Si의 2차 이온 강도를 분석하는 것이 오차가 적기 때문에 추장된다. 그 위에, 계면반응층의 중간점에서의 Mn, Si 강도와, SIMS에 의해서 마찬가지로 구한 알루미늄재, 강재에서의 Mn, Si 강도의 비로부터, 계면반응층 중의 Mn 원소량/강재의 Mn 원소량, 계면반응층 중의 Si 원소량/강재의 Si 원소량, 계면반응층 중의 Si 원소량/알루미늄재의 Si 원소량으로서 각각 구한다. The degree of concentration of Mn or Si in the interfacial reaction layer can be analyzed by TEM-EDX analysis from the cross section of the weld joint or by respective secondary ionic strength analysis by SIMS, but the second order of Mn and Si by SIMS can be analyzed. Analyzing the ionic strength is recommended because of the small error. The Mn element amount / Mn element amount in the interfacial reaction layer from the ratio of Mn and Si strength at the midpoint of the interfacial reaction layer and the aluminum material, Mn in Si steel and Si strength similarly obtained by SIMS, It calculates | requires respectively as Si element amount in an interface reaction layer / Si element amount of steel materials, and Si element amount in an interface reaction layer / Si element amount of aluminum materials.

(알루미늄재의 감육량)(Weight of aluminum material)

접합 강도를 확보하는 의미로, 스폿 용접에 의한 접합후의 알루미늄재의 감육량을 될 수 있는 한 작게 하는 것이 바람직하다. 이 목표로서, 최소 잔존 판 두께 Δt가 원 두께 t2의 50% 이상인 것이 바람직하다. 보다 바람직하게는 최소 잔존 판 두께 Δt가 원 두께 t2의 90% 이상인 것이 좋다. 이 알루미늄재의 최소 잔존 판 두께 Δt는, 단면으로부터 광학현미경 또는 SEM으로 관찰하여 판 두께 감육 길이를 측정하여 원래의 판 두께와의 차이를 취하여 구할 수 있다. In order to secure the joint strength, it is preferable to reduce the weight of the aluminum material after joining by spot welding as small as possible. As this target, it is preferable that the minimum remaining plate thickness Δt is at least 50% of the original thickness t 2 . More preferably, the minimum remaining plate thickness Δt is 90% or more of the original thickness t 2 . The minimum remaining plate thickness Δt of this aluminum material can be obtained by observing with an optical microscope or SEM from the cross section, measuring the plate thickness thinning length, and taking a difference from the original plate thickness.

(도금 피막)(Plating film)

본 발명에서는, 상기한 강재 또는 알루미늄재의 어느 것인가의 접합측 표면에 3 내지 15㎛의 막 두께로 융점이 350 내지 950℃인 Zn 및/또는 Al로 이루어지는 도금 피막을 용접 전에 미리 설치하더라도 좋다. 강재와 알루미늄재의 중간층이 되도록, 알루미늄재와 융점이 가깝고, 또한 적정한 막 두께의 도금 피막을 마련함으로써 강과 알루미늄의 금속간 화합물인 계면반응층이 형성되는 시간을 제어하여, 0.5 내지 10.5㎛의 적정한 계면반응층 두께로 할 수 있다. 이 점, 도금 피막의 막 두께가 3㎛ 미만, 또는 도금 피막의 융점이 350℃ 미만의 경우는, 도금 피막이 접합 초기에 계외로 용융 배출되고 말아, 무른 계면반응층의 형성을 억제할 수 없다. 반대로, 도금 피막의 막 두께가 15㎛를 초과하거나, 또는 도금 피막의 융점이 950℃를 초과한 경우는, 도금 피막의 계외로의 용융 배출에 큰 용접 입열량이 필요해 진다. 이 때문에 알루미늄재의 용융량이 증가하고, 스패터의 발생에 의해 알루미늄의 감육량이 커진다. 따라서, 도금 피막을 형성하는 경우에는, 막 두께는 3 내지 15㎛, 바람직하게는 5 내지 10㎛의 범위, 도금 피막의 융점은 350 내지 950℃, 바람직하게는 400 내지 900℃, 더욱 바람직하게는 알루미늄의 융점 이상이고 900℃ 이하의 범위로 한다. In the present invention, a plating film made of Zn and / or Al having a melting point of 350 to 950 ° C. with a film thickness of 3 to 15 μm may be provided before welding on the joining side surface of any of the above steel materials or aluminum materials. By providing a plating film having a close melting point and an appropriate film thickness so as to be an intermediate layer between steel and aluminum, the time required to form an interfacial reaction layer, which is an intermetallic compound of steel and aluminum, is controlled to provide an appropriate interface of 0.5 to 10.5 µm. It can be set as the thickness of the reaction layer. When this point and the film thickness of a plating film are less than 3 micrometers, or the melting point of a plating film is less than 350 degreeC, a plating film melt-discharges out of the system at the beginning of joining, and formation of a soft interface reaction layer cannot be suppressed. On the contrary, when the film thickness of a plated film exceeds 15 micrometers, or melting | fusing point of a plated film exceeds 950 degreeC, a large welding heat input amount is needed for melt discharge to the system out of a plated film. For this reason, the amount of melting of aluminum materials increases, and the weight loss of aluminum increases by generation | occurrence | production of a spatter. Therefore, when forming a plating film, the film thickness is 3-15 micrometers, Preferably it is the range of 5-10 micrometers, Melting | fusing point of a plating film is 350-950 degreeC, Preferably 400-900 degreeC, More preferably, The melting point of aluminum is at least 900 ° C.

한편, 도금 피막의 막 두께는, 도금 후의 샘플을 절단하여 수지에 매립하고, 연마를 하고 SEM 관찰을 하여 구한다. 이 때는, 2000배의 시야로 3점 두께를 측정하여, 이들을 평균화하여 구하는 것이 바람직하다. On the other hand, the film thickness of a plating film is calculated | required by cutting | disconnecting the sample after plating, embedding in resin, grinding | polishing, and SEM observation. At this time, it is preferable to measure three-point thickness with a 2000-time field of view, and average these to obtain.

상기와 같은 조건을 만족하는 도금의 종류로서는, 강재에 실시하는 경우에는 강재의 내식성을 확보할 수 있고, 또한, 강재에도 알루미늄재에도 용이하게 도금이 가능하기 때문에, Zn이나 Al을 주성분으로 한 도금 피막, 바람직하게는, Zn, Al의 1종 또는 2종을 합계로 80% 이상 포함하는 도금 피막으로 하는 것이 바람직하다. As a type of plating that satisfies the above conditions, when applied to steel, the corrosion resistance of the steel can be ensured, and plating can be performed easily on both steel and aluminum, so that plating based on Zn or Al is a main component. Coating, Preferably, it is preferable to set it as the plating coating which contains 80% or more of 1 type or 2 types of Zn and Al in total.

Zn이나 Al을 주성분으로 한 도금 피막을 미리 강재측에 설치하여 놓으면, 구조 부재로서의 강재의 내식성도 향상할 수 있다. 강재는 통상적으로 도장을 실시하여 사용되지만, 예컨대 이 도장에 흠집이 들어가더라도, 도금 피막 중의 Zn이나 Al이 우선적으로 부식되기 때문에 모재인 강재를 보호할 수 있다. 또한, 강재와 알루미늄재의 전위차를 작게 하기 때문에, 이종 접합체에서의 과제의 하나인 이종 금속의 접촉 부식도 억제할 수 있다. If a plating film containing Zn or Al as a main component is provided in advance on the steel side, the corrosion resistance of the steel as a structural member can also be improved. Although steel is normally used by coating, for example, even if scratches enter the coating, Zn or Al in the plated film preferentially corrodes, thereby protecting the steel as a base material. Moreover, since the potential difference between steel materials and aluminum materials is made small, the contact corrosion of the dissimilar metal which is one of the subjects in a heterojunction can also be suppressed.

이러한 Zn이나 Al을 주성분으로 한 도금 피막의 종류는, 예컨대, Al, Al-Zn, Al-Si, Zn, Zn-Fe 등이 해당한다. 한편, 본 발명에서는, 상술한 바와 같이, 계면반응층 중에 Mn이나 Si를 농화시켜 무른 금속간 화합물층의 형성을 억제하여, 계면반응층이 용이하게 파괴되지 않는 금속간 화합물층을 형성하는 것이 바람직하다. 이를 위해서는, 미리 설치하는 도금측에, Si나 Mn을 함유시키는 편이 효율이 좋아 보인다. 이 점에서, 계면반응층 중에 Mn이나 Si를 농화시키고자 하면, Zn이나 Al을 주성분으로 하는 도금 중에 Si나 Mn을 5질량% 이상 함유시킬 필요가 있다. 그러나, 한편으로, 도금 중의 Si나 Mn이 지나치게 많으면, 오히려 너겟 주변에서 균열이 생기기 쉽게 된다. 이 경향은 도금 중에 Mn을 포함하는 경우에 특히 현저하며, 이 의미에서, Al-Si 도금 피막 이외의, Mn이나 Si를 포함하는 Zn이나 Al을 주성분으로 하는 도금은 실용적이지 않다. 바꿔 말하면, 이 점으로부터도, 강재의 Mn 함유량이나 알루미늄재의 Si 함유량의 제어로, 계면반응층 중에 Mn이나 Si를 농화시키는 것의 의의를 알 수 있다. Examples of the kind of the plated film containing Zn or Al as a main component include Al, Al-Zn, Al-Si, Zn, Zn-Fe, and the like. On the other hand, in the present invention, as described above, it is preferable to form an intermetallic compound layer in which the interfacial reaction layer is not easily destroyed by concentrating Mn or Si in the interfacial reaction layer to suppress the formation of the soft intermetallic compound layer. For this purpose, it is more efficient to contain Si and Mn in the plating side previously installed. From this point of view, if Mn or Si is to be concentrated in the interfacial reaction layer, it is necessary to contain 5% by mass or more of Si or Mn in the plating containing Zn or Al as a main component. On the other hand, however, when there are too many Si and Mn in plating, a crack will tend to arise around a nugget rather. This tendency is particularly remarkable when Mn is included in plating, and in this sense, plating having Zn or Al containing Mn or Si as a main component other than the Al-Si plating film is not practical. In other words, this also shows the significance of concentrating Mn and Si in the interface reaction layer by controlling the Mn content of the steel material and the Si content of the aluminum material.

이들 사항도 근거로 하여, 본 발명의 도금 피막에는, 상기 Zn이나 Al을 주성분으로 하는 도금 피막 중에서도, 특히 88질량% 이상의 Zn을 포함하는 아연 도금 피막이 추장된다. 또한, 그 위에, 추가로 8 내지 12질량%의 Fe를 포함하는 아연 도금 피막이 강재의 표면에 실시되어 있는 것이 추장된다. Also based on these matters, the galvanized film which contains 88 mass% or more of Zn is especially recommended in the plating film of this invention among the plating films which have said Zn and Al as a main component. Moreover, it is recommended that the galvanized film containing 8-12 mass% of Fe is further provided on the surface of steel materials on it.

88질량% 이상의 Zn을 포함하는 아연 도금 피막이 강재 표면에 실시되면, 특히 강재의 내식성이 높고, 아연 도금 피막은, 융점을 350 내지 950℃로 제어하기 쉽다. 또한, 88질량% 이상의 Zn을 포함하는 위에, 추가로 8 내지 12질량%의 Fe를 포함하는 아연 도금은, 도금 피막의 용융 배출시에 잔여 Fe 성분과 알루미늄재가 효율적으로 반응한다. 이것에 의해서, 단시간에 계면반응층의 형성을 제어하여, 0.5 내지 10.5㎛의 적정한 계면반응층 두께로 할 수 있다. 물론 내식성도 높고, 이종 금속 접촉 부식도 억제할 수 있다. When the galvanized film containing 88 mass% or more of Zn is given to a steel material surface, especially corrosion resistance of steel material is high, and a galvanized film is easy to control melting | fusing point to 350-950 degreeC. In addition, in the zinc plating containing 8-12 mass% Fe further on the zinc containing 88 mass% or more of Zn, the remaining Fe component and an aluminum material react efficiently at the time of melt-discharge of a plating film. Thereby, formation of an interface reaction layer can be controlled in a short time, and it can be set as the appropriate interface reaction layer thickness of 0.5-10.5 micrometers. Of course, the corrosion resistance is high and dissimilar metal contact corrosion can be suppressed.

한편, 도금 피막에, 상기한 성분 이외의 다른 성분도 함유하더라도 좋다. 단, 융점 범위가 본 발명 범위로부터 벗어나지 않도록, 또한 내식성이 뒤떨어지지 않도록, 추가로는, 너겟 주변에서의 균열 등의 용접 불량이 생기지 않도록 하는 첨가 성분, 첨가량으로 한다. In addition, you may contain other components other than said component in a plating film. However, in order that the melting | fusing point range does not deviate from the scope of this invention, and inferior corrosion resistance, it is set as the addition component and addition amount which do not produce welding defects, such as a crack in the vicinity of a nugget, further.

강재나 알루미늄재의 도금 방법에 관해서는, 본 발명에서는 제한하지 않지만, 기존의 습식, 건식 등의 도금 방법을 이용할 수 있다. 특히, 강재의 아연 도금에서는, 전기 도금이나 용융 도금, 용융 도금 후 합금화 처리를 하는 방법 등이 추장된다. 또한, 알루미늄재의 아연 도금에서는, 전기 도금이나 아연 치환 도금 등이 예시된다. The plating method of steel materials and aluminum materials is not limited in the present invention, but existing plating methods such as wet and dry can be used. In particular, in the zinc plating of steel, the method of electroplating, hot-dip plating, the alloying process after hot-dip plating, etc. is recommended. In addition, in zinc plating of an aluminum material, electroplating, zinc substitution plating, etc. are illustrated.

(스폿 용접)(Spot welding)

도 3에 이종 접합체를 얻기 위한 스폿 용접의 한 태양을 예시한다. 도 3에서, 1은 강판, 2는 알루미늄 합금판, 3은 이종 접합체, 5는 너겟, 7과 8은 전극이다. 3 illustrates one embodiment of spot welding to obtain a heterojunction. In FIG. 3, 1 is a steel plate, 2 is an aluminum alloy plate, 3 is a heterojunction, 5 is a nugget, and 7 and 8 are electrodes.

이하에, 본 발명의 이종 접합체를 얻기 위한 스폿 용접의 각 조건을 설명한다. Below, each condition of spot welding for obtaining the heterojunction of this invention is demonstrated.

(가압력)(Pressure)

스폿 용접시의 가압력에 관해서는, 상기 비교적 큰 너겟 필요 면적과, 상기 최적 계면반응층의 필요 면적을 얻기 위해서, 또한 Al3Fe계 화합물과 Al19Fe4Si2Mn계 화합물의 층의 평균 두께 l1, Al5Fe2계 화합물층의 너겟 중심의 범위 내에서의 너겟 깊이 방향의 평균 두께 l2, 최적 두께 범위의 Al3Fe계 화합물과 Al19Fe4Si2Mn계 화합물의 층의 면적 S1, Al5Fe2계 화합물층의 면적 S2 등의 제어를 행하여 상기 본 발명에서 규정하는 최적 범위 내로 하기 위해서는, 비교적 높은 가압력을 인가하는 것이 필요하다. Regarding the pressing force at the time of spot welding, in order to obtain the relatively large nugget required area and the required area of the optimum interfacial reaction layer, the average thickness of the Al 3 Fe-based compound and the Al 19 Fe 4 Si 2 Mn-based layer l 1 , the average thickness in the nugget depth direction within the range of the nugget center of the Al 5 Fe 2 compound layer l 2 , the area S of the layer of the Al 3 Fe compound and the Al 19 Fe 4 Si 2 Mn compound in the optimum thickness range In order to control the area S 2 of the 1 , Al 5 Fe 2 -based compound layer and the like to be within the optimum range defined by the present invention, it is necessary to apply a relatively high pressing force.

구체적으로는, 상기 알루미늄재의 판 두께 t2와의 관계로 2×t2 0.5kN 내지 4×t2 0.5kN의 비교적 높은 가압력의 범위로부터 선택한다. 단, 이 비교적 높은 가압력의 범위 내에서도, 소재나 다른 용접 조건에 따라 상기 화합물의 발생 방식은 달라, 반드시 상기 본 발명에서 규정하는 최적 범위 내로 된다고 한정되지 않는다. 이 때문에, 소재나 다른 용접 조건에 따라 상기 비교적 높은 가압력의 범위로부터, 상기 본 발명에서 규정하는 최적 범위 내로 되는 최적 가압력을 선택하는 것이 필요하다. More specifically, selected from a range of relatively high pressing force of 2 × t 2 0.5 kN to 4 × t 2 0.5 kN to the relationship between the thickness t 2 of the aluminum material plate. However, even within this relatively high pressing force range, the method of generating the compound varies depending on the material and other welding conditions, and is not necessarily limited to the optimum range defined by the present invention. For this reason, it is necessary to select the optimum pressing force which falls in the optimum range prescribed | regulated by the said invention from the said relatively high range of pressurization pressures according to a raw material and other welding conditions.

한편, 상기 범위의 비교적 큰 가압력을 인가함으로써, 전극 칩 등의 형상에 의하지 않고, 이종 재료 사이, 전극과 재료 사이의 전기적 접촉을 안정화하고, 너겟 내의 용융 금속을 너겟 주변의 미용융부로 지탱하여, 상기 비교적 큰 너겟 필요 면적과 상기 최적 계면반응층의 필요 면적을 얻을 수 있다. 또한, 스패터의 발생을 억제할 수 있다. On the other hand, by applying a relatively large pressing force within the above range, the electrical contact between the dissimilar materials, the electrode and the material is stabilized regardless of the shape of the electrode chip, and the molten metal in the nugget is supported by the unmelted part around the nugget, It is possible to obtain the relatively large nugget required area and the required area of the optimum interfacial reaction layer. In addition, the generation of spatters can be suppressed.

가압력이 2×t2 0.5kN 미만이면, 가압력이 너무 낮아 이러한 효과를 얻을 수 없다. 특히, R이 선단에 있는 칩에서는, 접촉 면적이 저하되어, 너겟 면적의 저하, 전류 밀도의 증가(=계면반응층의 증대)로 이어지기 때문에, 접합 강도가 저하된다. 또한, Al3Fe계 화합물과 Al19Fe4Si2Mn계 화합물의 층의 평균 두께 l1, Al5Fe2계 화합물층의 너겟 중심±0.1mm의 범위 내에서의 너겟 깊이 방향의 평균 두께 l2 등이 얻어지지 않을 가능성이 높다. If the pressing force is less than 2 x t 2 0.5 kN, the pressing force is too low to obtain such an effect. In particular, in a chip in which R is at the tip, the contact area decreases, leading to a decrease in the nugget area and an increase in the current density (= increase in the interfacial reaction layer). In addition, Al 3 Fe-based compound and Al 19 Fe 4 Si 2 Mn-based compound of the average thickness of the layer l 1, Al 5 Fe 2, the average thickness of the nugget depth in the range of nugget center ± 0.1mm-based compound layer in the direction l 2 It is highly unlikely that a back is obtained.

한편, 가압력을 증가시키면 너겟 면적이 작게 되는 경향이 있고, 가압력이 4×t2 0.5kN을 넘는 경우, 원하는 너겟 면적을 얻고자 하면 하기 최적 전류를 초과하는 전류가 필요하게 되어, 스패터의 발생이나 계면반응층의 성장을 가져오기 때문에, 접합 강도가 낮게 된다. 또한, 알루미늄재의 변형이 크고, 접합 흔적이 큰 오목부로 되기 때문에, 외관상 바람직하지 않다. On the other hand, when the pressing force increases, the nugget area tends to be small, and when the pressing force exceeds 4 x t 2 0.5 kN, a current exceeding the following optimum current is required to obtain a desired nugget area, and spatter is generated. In addition, because of the growth of the interfacial reaction layer, the bonding strength is low. Moreover, since deformation of an aluminum material is large and it becomes a recessed part with a big joint trace, it is not preferable from an external appearance.

(전류)(electric current)

스폿 용접시의 전류에 관해서는, 상기 비교적 큰 너겟 필요 면적과, 상기 최적 계면반응층의 필요 면적을 얻기 위해서는, 또한 Al3Fe계 화합물과 Al19Fe4Si2Mn계 화합물의 층의 평균 두께 l1, Al5Fe2계 화합물층의 너겟 중심에서 너겟 깊이 방향의 평균 두께 l2, 최적 두께 범위의 Al3Fe계 화합물과 Al19Fe4Si2Mn계 화합물의 층의 면적 S1, Al5Fe2계 화합물층의 면적 S2 등의 제어를 행하여 상기 본 발명에서 규정하는 최적 범위 내로 하기 위해서는, 비교적 높은 전류를 단시간에 흐르게 하는 것이 필요하다. Regarding the current at the time of spot welding, in order to obtain the relatively large nugget required area and the required area of the optimum interfacial reaction layer, the average thickness of the layers of the Al 3 Fe compound and the Al 19 Fe 4 Si 2 Mn compound is further obtained. l 1 , the average thickness of the nugget depth in the nugget center of the Al 5 Fe 2 compound layer l 2 , the area of the layer of Al 3 Fe compound and Al 19 Fe 4 Si 2 Mn compound in the optimum thickness range S 1 , Al 5 In order to control the area S 2 of the Fe 2 compound layer and the like to be within the optimum range defined by the present invention, it is necessary to flow a relatively high current in a short time.

구체적으로는, 상기 알루미늄재의 판 두께 t2와의 관계로, 15×t2 0.5 내지 30×t2 0.5kA의 비교적 높은 전류를 100×t2 0.5msec 이하의 단시간에 흐르게 하는 것이 필요하다. 단, 이 비교적 높은 전류나 시간의 범위 내에서도, 소재나 다른 용접 조건에 따라 상기 화합물의 발생 방식이 달라, 반드시 상기 본 발명에서 규정하는 최적 범위 내로 된다고 한정되지 않는다. 이 때문에, 소재나 다른 용접 조건에 따라, 상기 비교적 높은 전류나 시간의 범위로부터, 상기 본 발명에서 규정하는 최적 범위 내로 되는 최적 전류나 시간을 선택하는 것이 필요하다. Specifically, it is necessary to flow a relatively high current of 15 x t 2 0.5 to 30 x t 2 0.5 kA in a short time of 100 x t 2 0.5 msec or less in relation to the plate thickness t 2 of the aluminum material. However, even within this relatively high current or time range, the method of generating the compound varies depending on the material and other welding conditions, and is not necessarily limited to the optimum range defined by the present invention. For this reason, it is necessary to select the optimum current or time which falls in the optimum range prescribed | regulated by the said invention from the said relatively high current or time range according to a raw material and other welding conditions.

또한, 이러한 비교적 높은 전류를 단시간 흐르게 함으로써 이종 재료 사이, 전극과 재료 사이의 전기적 접촉을 안정화하여, 너겟 내의 용융 금속을 너겟 주변의 미용융부로 지탱하여, 상기 비교적 큰 너겟 필요 면적과, 상기 최적 계면반응층의 필요 면적을 얻을 수 있다. 또한, 스패터의 발생을 억제할 수 있다. In addition, by allowing such a relatively high current to flow for a short time, the electrical contact between the dissimilar material and the electrode and the material is stabilized, and the molten metal in the nugget is supported by the unmelted portion around the nugget, so that the relatively large nugget required area and the optimum interface are maintained. The required area of the reaction layer can be obtained. In addition, the generation of spatters can be suppressed.

15×t2 0.5kA 미만, 엄격하게는 18×t2 0.5kA 미만의 저전류의 경우, 너겟이 형성, 성장하는 데 충분한 입열량이 얻어지지 않는다. 이 때문에, 상기 비교적 큰 너겟 필요 면적과, 상기 최적 계면반응층의 필요 면적을 얻을 수 없다. 또한, Al3Fe계 화합물과 Al19Fe4Si2Mn계 화합물의 층의 평균 두께 l1, Al5Fe2계 화합물층의 너겟 중심±0.1mm의 범위 내에서의 너겟 깊이 방향의 평균 두께 l2 등이 얻어지지 않을 가능성이 높다. In the case of a low current of less than 15 x t 2 0.5 kA, strictly less than 18 x t 2 0.5 kA, sufficient heat input for nugget formation and growth is not obtained. For this reason, the comparatively large nugget required area and the necessary area of the optimum interfacial reaction layer cannot be obtained. In addition, Al 3 Fe-based compound and Al 19 Fe 4 Si 2 Mn-based compound of the average thickness of the layer l 1, Al 5 Fe 2, the average thickness of the nugget depth in the range of nugget center ± 0.1mm-based compound layer in the direction l 2 It is highly unlikely that a back is obtained.

한편, 30×t2 0.5kA를 넘는 높은 전류의 경우에는, 여분의 설비가 소요되어, 작업·코스트면에서 불리하여 진다. 이것 때문에, 이들의 점에서는 전류를 30×t2 0.5kA 이하로 한다. 따라서, 사용 전류는 15×t2 0.5 내지 30×t2 0.5kA, 바람직하게는 18×t2 0.5 내지 30×t2 0.5kA의 범위로 한다. On the other hand, in the case of a high current exceeding 30 x t 2 0.5 kA, extra equipment is required, which is disadvantageous in terms of work and cost. For this reason, in these respects, the current is set to 30 x t 2 0.5 kA or less. Therefore, the use current is in the range of 15 x t 2 0.5 to 30 x t 2 0.5 kA, preferably 18 x t 2 0.5 to 30 x t 2 0.5 kA.

(통전 시간)(Current time)

통전 시간은, 상기 알루미늄재의 판 두께 t2와의 관계로 100×t2 msec의 비교적 단시간으로 한다. 통전 시간이 100×t2 msec를 넘는 장시간의 경우, 너겟 직경은 확보할 수 있지만, 스패터의 발생이나 계면반응층의 성장을 가져오기 때문에, 접합 강도가 낮게 된다. 상기한 바와 같이, 계면반응층을 제어하기 위해서는, 통전 시간이 100×t2 msec 이하, 바람직하게는 20×t2 0.5msec 내지 80×t2 0.5msec로 한다. 단, 상기한 대로, 소재나 다른 용접 조건에 따라, 상기 전류와의 관계로, 상기 본 발명에서 규정하는 화합물 제어가 최적 범위 내로 되는 최적 시간을 선택하는 것이 필요하다. The energization time is a relatively short time of 100 x t 2 msec in relation to the plate thickness t 2 of the aluminum material. In the case of a long time when the energization time exceeds 100 x t 2 msec, the nugget diameter can be secured, but the bonding strength is low because spattering and growth of the interfacial reaction layer are caused. As described above, in order to control the interface reaction layer, the energization time is 100 × t 2 msec or less, preferably 20 × t 2 0.5 msec to 80 × t 2 0.5 msec. However, as described above, it is necessary to select the optimum time for the compound control prescribed in the present invention to fall within the optimum range in relation to the current, depending on the material and other welding conditions.

(전극 형상)(Electrode shape)

스폿 용접의 전극 칩의 형상은, 상기 너겟 면적과 계면반응층을 얻을 수 있는 것이면 어떠한 형상이라도 좋고, 강재측, 알루미늄재측의 전극 칩이 다른 형상이라도 다른 크기라도 상관없다. 단, 강재측, 알루미늄재측의 양쪽 모두, 도 3에 나타내는 바와 같이, 선단이 R로 된 「돔형」의 전극 칩이 바람직하다. 이러한 돔형의 경우, 전극 칩의 선단 직경, 선단 R은, 상기 전류 밀도 저하와 너겟 면적 증가를 양립시키기 위해서는 7mmφ 이상이고, 100mmR 이상일 필요가 있다. 또한, 극성에 관해서도 규정하지 않지만, 직류 스폿 용접을 이용하는 경우는, 알루미늄재측을 양극으로 하고, 강재측을 음극으로 하는 편이 바람직하다. The shape of the electrode chip for spot welding may be any shape as long as the nugget area and the interfacial reaction layer can be obtained. The electrode chips on the steel material side and the aluminum material side may have different shapes or different sizes. However, as shown in FIG. 3, both the steel material side and the aluminum material side, the "dome-shaped" electrode tip whose tip is R is preferable. In the case of such a dome type, the tip diameter and the tip R of the electrode chip need to be 7 mmφ or more and 100 mmR or more in order to make both the current density decrease and the nugget area increase. In addition, the polarity is not specified, but when using DC spot welding, it is preferable to use the aluminum material side as the anode and the steel material side as the cathode.

한편, 특히 선단 직경이 7mmφ 이상이고 선단 R이 120mmR 이상인 전극 칩을 쌍방에 이용함으로써 상기 전류 밀도 저하와 너겟 면적 증가를 최적으로 양립시킬 수 있다. 이 칩을 이용한 경우, 상기 판 두께 t2와의 관계로 2.5×t2 0.5kN 내지 4×t2 0.5kN의 가압력을 인가하고, 또한 18×t2 0.5 내지 30×t2 0.5kA의 전류를 100×t2 0.5msec 이하 흐르게 하는 것이 바람직하다. On the other hand, by using both of the electrode chips having a tip diameter of 7 mm φ or more and a tip R of 120 mmR or more for both, the current density decrease and the nugget area increase can be optimally achieved. When this chip is used, a pressing force of 2.5 x t 2 0.5 kN to 4 x t 2 0.5 kN is applied in relation to the plate thickness t 2 , and a current of 18 x t 2 0.5 to 30 x t 2 0.5 kA is applied to 100. it is preferred to flow × t 2 0.5 msec or less.

최적 접합 조건은, 이상 설명한 이들 각 조건의 균형에 있고, 예컨대 칩 직경이나 칩 R, 가압력을 증가시키고, 전류 밀도가 저하된 경우는, 그것에 따라 전류량을 증가시켜, 계면반응층을 최적 두께로 제어해야 한다. 또한, 너겟 면적, 최적두께의 계면반응층의 면적을 저해하지 않는 한, 이 스폿 용접 조건의 전후에, 보다 저전류에서의 조건을 가하여, 복수단의 전류 패턴으로 하여도 좋다. The optimum bonding conditions are in the balance of each of the above-described conditions. For example, when the chip diameter, the chip R, and the pressing force are increased, and the current density decreases, the amount of current is increased accordingly to control the interface reaction layer to the optimum thickness. Should be. In addition, as long as the nugget area and the area of the interfacial reaction layer of the optimum thickness are not impaired, conditions at a lower current may be added before and after this spot welding condition to form a multi-step current pattern.

이제까지, 본 발명에서 규정하는 우수한 용접 강도를 갖는 이종 접합체의 너겟 면적이나 계면반응층 두께를 얻기 위한 스폿 용접의 각 조건을 설명했지만, 다음으로 강재 또는 알루미늄재의 접합측 표면에 3 내지 15㎛의 막 두께로 융점이 350 내지 950℃인 Zn 및/또는 Al로 이루어진 도금 피막이 미리 마련되어 있는 경우의 스폿 용접 방법을 설명한다. So far, each condition of spot welding for obtaining the nugget area and the interfacial reaction layer thickness of the heterojunction having the excellent welding strength specified in the present invention has been described. Next, a film having a thickness of 3 to 15 μm on the joining side surface of the steel or aluminum material is described. The spot welding method in the case where a plating film made of Zn and / or Al having a melting point of 350 to 950 ° C. in advance is provided in thickness, will be described.

도금 피막이 마련되어 있는 경우의 계면반응층의 최적의 제어로서, 계면반응층에 도금 피막을 잔존시키지 않고, 너겟 필요 면적과, 상기 최적 계면반응층의 필요 면적에 더하여, 추가로 계면반응층 중에 Mn이나 Si를 농화시키기 위해서는, 스폿 용접 조건도 제어하는 것이 중요하다. As the optimum control of the interfacial reaction layer in the case where the plated coating is provided, in addition to the required nugget area and the required area of the optimum interfacial reaction layer, Mn and In order to concentrate Si, it is important to also control spot welding conditions.

한편, 전극 형상, 가압력에 관해서는 상술과 같은 작용으로 효과를 발휘한다. On the other hand, the electrode shape and the pressing force have an effect in the same manner as described above.

(용접 전류치, 시간)(Welding current value, time)

너겟 필요 면적과, 상기 최적 계면반응층의 필요 면적을 얻기 위해서는, 스폿 용접의 선택되는 공정을 고전류 공정으로 하는 것이 바람직하다. 이러한 고전류 공정을 마련함으로써 너겟의 균열도 억제된다. 단, 도금층이 부착하는 경우, 최적 용접 시간은 도금층의 종류, 두께에 좌우되기 때문에 규정하지 않는다. 종류, 두께에 의하지 않고, 너겟 직경을 목표로 용접 시간을 결정하는 것이 필요하다. 전류치, 너겟 직경에 관해서는 상술과 같은 범위로써 작용을 발휘한다. 단, 본 공정만으로는, 완전히 도금층을 용융 배출할 수 없어 일부 잔존하기 때문에, 계면반응층의 두께가 0.5 내지 10.5㎛의 범위가 되는 면적이 작게 되므로, 높은 강도를 얻기 위해서는 불충분하다. 그 때문에, 그 공정보다도 후의 공정에서, 도금의 용융 배출을 목적으로 하는 저전류 공정이 필요하다. 저전류 공정에서는, 2×t2 0.5kN 내지 4×t2 0.5kN의 가압력을 인가하고, 또한 1×t2 0.5 내지 10×t2 0.5kA의 전류를 100×t2 0.5msec 내지 1000×t2 0.5msec 흐르게 하는 것으로 한다. 이 때의 가압력은 먼저의 공정과는 다른 값이라도 상관없지만, 전술의 작용 효과에 의해, 동 범위가 필요하다. 또한, 전류가 1×t2 0.5kA 미만, 또는 시간이 100×t2 0.5msec에서는 도금의 용융 배출 효과가 불충분하다. 10×t2 0.5kA 초과 또는 1000×t2 0.5msec 초과이면, 너겟 직경의 성장을 가져오지만, 한편으로는 계면반응층의 형성을 촉진하기 때문에, 계면반응층의 두께가 0.5 내지 10.5㎛의 범위로 되는 면적이 작게 된다. 그 때문에, 조건 범위로 제어한, 이상의 두개의 공정을 포함하는 복수의 공정으로 이루어지는 것이 필요하다. In order to obtain the required nugget area and the required area of the optimum interfacial reaction layer, it is preferable to make the step of spot welding a high current step. By providing such a high current process, the crack of a nugget is also suppressed. However, in the case where the plating layer is attached, the optimum welding time is not specified because it depends on the type and thickness of the plating layer. Regardless of the type or thickness, it is necessary to determine the welding time based on the nugget diameter. The current value and the nugget diameter function in the same range as described above. However, only the present step can not completely melt-discharge the plating layer, so that some of the plating layer remains. Therefore, the area of the interfacial reaction layer is in the range of 0.5 to 10.5 占 퐉, so that the area becomes small, which is insufficient to obtain high strength. Therefore, in the process after that process, the low current process for the purpose of melt-discharge of plating is needed. In the low current process, a pressing force of 2 × t 2 0.5 kN to 4 × t 2 0.5 kN is applied, and a current of 1 × t 2 0.5 to 10 × t 2 0.5 kA is applied to 100 × t 2 0.5 msec to 1000 × t 2 0.5 msec shall flow. Although the pressing force at this time may be a value different from the previous process, the same range is required due to the above-described effect. In addition, when the current is less than 1 × t 2 0.5 kA or the time is 100 × t 2 0.5 msec, the effect of melt discharge of plating is insufficient. If it is more than 10 x t 2 0.5 kA or more than 1000 x t 2 0.5 msec, the nugget diameter will grow, but on the other hand, since it promotes the formation of the interfacial reaction layer, the thickness of the interfacial reaction layer is in the range of 0.5 to 10.5 占 퐉. The area which becomes is small. Therefore, it is necessary to consist of several process containing the above two process controlled by the conditions range.

다음으로, 강재와 알루미늄재를 스폿 용접으로 접합한 이재 접합체에서, 특히 너겟부의 균열이 문제가 되는 용도에 필요해지는 너겟부의 균열 발생의 억제를 주안점으로 하는 스폿 용접 방법을 설명한다. Next, the spot welding method which focuses on the suppression of the crack generation of a nugget part required for the use which the crack of a nugget part becomes a problem especially in the dissimilar body joined body which joined the steel material and aluminum material by the spot welding is demonstrated.

본 발명자들은 너겟부의 균열을 발생시키지 않고 알루미늄재와 강재의 스폿 용접을 하는 방법에 대하여 예의 연구를 한 바, 통전 종료시의 용접 전류를 통전 개시시보다도 작게 하는 것이 대단히 유효하다는 것을 밝혀내고, 또한 알맞은 조건에 대하여 검토를 하여 본 발명을 도출했다. 이하, 본 발명에서 규정한 너겟 균열 방지를 위한 용접 조건과 그 규정 이유에 대하여 상술한다. MEANS TO SOLVE THE PROBLEM The present inventors earnestly researched the method of spot-welding aluminum material and steel, without generating the crack of a nugget part, and found out that it is very effective to make welding current at the end of electricity supply smaller than at the time of electricity supply start, and is also suitable. The conditions were examined and the present invention was derived. Hereinafter, the welding conditions for preventing nugget cracking defined in the present invention and the reason for the definition thereof will be described in detail.

도 6에 나타내는 종래 방법과 같이 용접 전류가 일정치인 경우나, 통전 종료시의 용접 전류가 통전 개시시보다도 큰 경우(도시하지 않음)에는, 도 7에 나타낸 바와 같이, 통전 종료후에 너겟부의 온도가 급격히 저하되어 현저한 변형이 생겨, 너겟부에서 상기 변형을 흡수할 수 없어 균열이 생긴다고 생각된다. When the welding current is a constant value as in the conventional method shown in FIG. 6 or when the welding current at the end of energization is larger than at the start of energization (not shown), as shown in FIG. It is considered that it is lowered and a significant deformation occurs, so that the deformation cannot be absorbed at the nugget portion and cracks are generated.

이와는 대조적으로 통전 조건이 도 8에 예시한 바와 같이 2단 패턴이고 통전 종료시의 용접 전류가 통전 개시시보다도 작은 경우에는, 너겟부가 도 9에 나타내는 바와 같이 완만히 냉각된다. 이렇게 냉각하면, 냉각때에 생기는 열 변형이 작고, 또한 생긴 변형을 너겟부에서 흡수하여 균열을 억제할 수 있다고 생각된다. In contrast, when the energization condition is a two-stage pattern as illustrated in FIG. 8 and the welding current at the end of energization is smaller than at the start of energization, the nugget portion is slowly cooled as shown in FIG. 9. In this way, it is thought that the thermal deformation at the time of cooling is small, and the deformation | transformation which generate | occur | produced can be absorbed in a nugget part, and a crack can be suppressed.

본 발명에서는, 통전 종료시의 용접 전류를 통전 개시시보다도 작게 하는 것에 특징을 갖고, 그 구체적 수단에 대해서는 특별히 한정되지 않는다. 예컨대 통전 패턴으로서, 통전 개시시의 용접 전류로 일정 시간 통전한 후에, 2단계(상기 도 8) 또는 3단계 이상으로 나누어 단계적으로 용접 전류를 작게 하는 방법이나, 전류치를 연속적으로 작게 하는 방법을 채용할 수 있다. 한편, 작업성의 관점에서는, 상기 도 8에 나타낸 바와 같이 2단계로 이루어지는 통전 패턴을 채용하는 것이 좋다. In this invention, it is characterized by making welding current at the time of completion of electricity supply smaller than at the time of electricity supply start, and the specific means is not specifically limited. For example, as the energization pattern, after energizing for a predetermined time with the welding current at the start of energization, a method of reducing the welding current step by step or dividing it into two or more steps (see FIG. 8) or three or more steps or a method of continuously decreasing the current value is adopted. can do. On the other hand, from the viewpoint of workability, as shown in FIG. 8, it is preferable to adopt an energization pattern composed of two steps.

본 발명자들은, 다음으로 상기 냉각 속도와 너겟부의 균열의 관계에 착안하여, 냉각 속도를 구체적으로 어떠한 범위로 억제하면 너겟부의 균열을 확실히 억제할 수 있을까에 대하여 조사했다. 그 결과, 용접으로 형성된 알루미늄재측 너겟부의 600℃에서 200℃까지의 평균 냉각 속도를 2500℃/s 이하로 하면 좋음을 알았다. 상기 온도 범위의 냉각 속도를 제어하는 것은, 알루미늄재측 너겟부의 응고가, 알루미늄의 합금종에 따라서도 다르지만 약 600 내지 500℃에서 시작되어 약 200℃에서 종료하여, 너겟부의 응고에 따르는 균열의 억제에는 상기 온도 범위의 냉각 속도를 제어하는 것이 유효하기 때문이다. 상기 온도 범위에서의 냉각 속도는 작을수록 바람직하고 2000℃/s 이하로 억제하는 것이 보다 바람직하지만, 작업성 등의 관점에서는 약 500℃/s를 하한으로 한다. The present inventors focused on the relationship between the cooling rate and cracking of the nugget portion, and then investigated whether or not the cooling rate can be suppressed in certain range if the cooling rate is specifically suppressed. As a result, it turned out that the average cooling rate from 600 degreeC to 200 degreeC of the aluminum material side nugget part formed by welding shall be 2500 degrees C / s or less. The control of the cooling rate in the above temperature range includes the solidification of the aluminum-side nugget portion, which varies depending on the alloy type of aluminum, but starts at about 600 to 500 ° C and ends at about 200 ° C. It is because it is effective to control the cooling rate of the said temperature range. Although the cooling rate in the said temperature range is so preferable that it is small, and it is more preferable to suppress to 2000 degrees C / s or less, from a viewpoint of workability etc., let it be about 500 degrees C / s as a lower limit.

본 발명자들은, 이렇게 너겟부의 600℃에서 200℃까지의 평균 냉각 속도를 2500℃/s 이하로 하기 위한 용접 전류의 구체적 조건에 관해서도 검토했다. 그 결과, 상기 도 8에 나타낸 바와 같이 저항 스폿 용접시의 통전에 적어도 2단계로 이루어지는 통전 패턴을 채용한 경우, 제 2 단계의 용접 전류를 제 1 단계의 용접 전류의 70 내지 10%로 제어하는 것이 유효함을 발견했다. The present inventors also examined the specific conditions of the welding current for making the average cooling rate from 600 degreeC to 200 degreeC of a nugget part to 2500 degrees C / s or less. As a result, as shown in FIG. 8, when the energization pattern consisting of at least two stages of energization during resistance spot welding is employed, the welding current of the second stage is controlled to 70 to 10% of the welding current of the first stage. Found valid.

제 2 단계의 용접 전류가 제 1 단계의 용접 전류의 70%를 초과하면, 본 발명의 효과를 나타내지 않고, 종래 법과 같이 1단 패턴으로 통전하는 것과 거의 다름이 없기 때문이다. 보다 바람직하게는 제 2 단계의 용접 전류를 제 1 단계의 용접 전류의 50% 이하로 한다. 한편, 제 2 단계의 용접 전류가 제 1 단계의 용접 전류의 10%를 하회하면, 제 1 단계에서 제 2 단계로의 통전 조건 변화시에 너겟부가 급냉되어, 균열이 생기기 쉽게 되기 때문에 바람직하지 못하다. 보다 바람직하게는, 제 2 단계의 용접 전류를 제 1 단계의 용접 전류의 20% 이상으로 하는 것이 좋다. This is because if the welding current of the second stage exceeds 70% of the welding current of the first stage, the effect of the present invention is not exhibited and it is almost the same as that of energizing in a one-stage pattern as in the conventional method. More preferably, the welding current of the second stage is 50% or less of the welding current of the first stage. On the other hand, if the welding current of the second stage is less than 10% of the welding current of the first stage, it is not preferable because the nugget portion is quenched when the energization condition is changed from the first stage to the second stage and cracks are likely to occur. . More preferably, the welding current in the second stage is made 20% or more of the welding current in the first stage.

그 밖의 구체적인 용접 전류나 통전 시간 등에 대하여, 본 발명에서는 특별히 한정하지 않지만, 양호하게 용접하기 위해서는 다음의 통전 조건을 채용하는 것이 좋다. 즉, 전극 칩의 선단 직경이 6mmφ 이상이고 선단 R이 75mmR 미만인 경우, 제 1 단계의 용접 전류를 8kA 이상(더욱 바람직하게는 10kA 이상)으로 함으로써, 알루미늄재가 용융하여 야금학적인 접합을 할 수 있다. 한편, 용접 전류가 지나치게 높으면, 알루미늄이 지나치게 용융하여 스패터가 생기기 쉽기 때문에, 제 1 단계의 용접 전류는 18.0×tAl 0.5kA 이하[더욱 바람직하게는 15.0×tAl 0.5kA 이하]로 억제하는 것이 바람직하다. 한편, 전극 칩의 선단 직경이 6mmφ 이상이고 선단 R이 75mmR 이상 120mmR 미만인 경우, 제 1 단계의 용접 전류를 15.0×tAl 0.5 내지 30.0×tAl 0.5kA로 하고, 더욱이 전극 칩의 선단 직경이 6mmφ 이상이고 선단 R이 120mmR 이상인 경우, 제 1 단계의 용접 전류를 18.0×tAl 0.5 내지 30.0×tAl 0.5kA로 하는 것이 좋다. (tAl: 알루미늄계 모재의 판 두께(단위 mm))Although it does not specifically limit about another specific welding current, an energization time, etc., In order to weld favorably, it is good to employ the following energization conditions. That is, when the tip diameter of the electrode chip is 6 mmφ or more and the tip R is less than 75 mmR, the aluminum material is melted and metallurgical bonding can be performed by setting the welding current of the first stage to 8 kA or more (more preferably, 10 kA or more). On the other hand, if the welding current is too high, aluminum is excessively melted to cause spatter, so that the welding current in the first step is suppressed to 18.0 x t Al 0.5 kA or less (more preferably 15.0 x t Al 0.5 kA or less). It is preferable. On the other hand, when the tip diameter of the electrode chip is 6 mmφ or more and the tip R is 75 mmR or more and less than 120 mmR, the welding current of the first step is set to 15.0 x t Al 0.5 to 30.0 x t Al 0.5 kA, and the tip diameter of the electrode chip is 6 mmφ. When the tip R is 120 mmR or more, the welding current in the first step is preferably set to 18.0 x t Al 0.5 to 30.0 x t Al 0.5 kA. (t Al : Plate thickness of aluminum base metal (unit mm))

또한 제 1 단계의 통전 시간은, 전극 칩의 선단 직경이 6mmφ 이상이고 선단 R이 75mmR 미만인 경우, 충분히 접합하도록 30msec(밀리초) 이상, 보다 바람직하게는 40msec 이상 확보하는 것이 좋지만, 통전 시간이 지나치게 길어도 알루미늄의 스패터가 생기기 쉽고, 너겟부의 두께가 감소하여 균열이 생기기 쉽게 되기 때문에 바람직하지 못하다. 제 1 단계의 통전 시간은 600msec 이하로 억제하는 것이 좋다. 한편, 전극 칩의 선단 직경이 전극 칩의 선단 직경이 6mmφ 이상이고 선단 R이 75mmR 이상인 경우, 전극 칩과 판의 접촉 면적이 증대하여, 보다 스패터가 나오기 쉽게 되기 때문에 통전 시간은 100×tAl msec 이하, 바람직하게는 20×tAl 0.5 내지 80×tAl 0.5 msec로 한다. In the energization time of the first stage, when the tip diameter of the electrode chip is 6 mmφ or more and the tip R is less than 75 mmR, it is preferable to secure 30 msec (millisecond) or more, more preferably 40 msec or more so as to sufficiently bond, but the energization time is excessive. Even if it is long, it is unpreferable because the spatter of aluminum tends to occur, and the thickness of a nugget part decreases, and cracks tend to occur easily. It is preferable to suppress the energization time of a 1st step to 600 msec or less. On the other hand, when the tip diameter of the electrode chip is 6 mmφ or more and the tip R is 75 mmR or more, the contact area between the electrode chip and the plate increases and the spatter is more likely to occur, so that the energization time is 100 x t Al. msec or less, Preferably it is 20 * t Al 0.5-80 * t Al 0.5 msec.

제 1 단계에서의 가압력은, 전극 칩의 선단 직경이 6mmφ 이상이고 선단 R이 75mmR 미만인 경우, 용접 전류에도 따르지만, 확실히 접합하기 위해서는 1.0kN 이상 가압하는 것이 바람직하다. 그러나 지나치게 가압하면 스패터가 생기기 쉽게 되기 때문에, 1.4×I2×10-8kN [I: 용접 전류(A)] 이하의 범위로 하는 것이 좋다. 한편, 전극 칩의 선단 직경이 전극 칩의 선단 직경이 6mmφ 이상이고 선단 R이 75mmR 이상 120mmR 미만인 경우, 전극 칩과 판의 접촉 면적이 증대하여, 전류 밀도가 저하되기 때문에 가압력은 2.0×tAl 0.5 내지 4.0×tAl 0.5kN의 비교적 높은 가압력을 인가하는 것이 필요하다. 또한, 전극 칩의 선단 직경이 전극 칩의 선단 직경이 6mmφ 이상이고 선단 R이 120mmR 이상인 경우, 가압력은 2.5×tAl 0.5 내지 4.0×tAl 0.5kN의 가압력을 인가하는 것이 필요하다. The pressing force in the first step is also dependent on the welding current when the tip diameter of the electrode tip is 6 mmφ or more and the tip R is less than 75 mmR. However, it is preferable to press 1.0 kN or more in order to ensure the bonding. However, if too much pressure because it is easy to occur spatter, 1.4 × I 2 × 10 -8 kN [I: welding current (A)] can be in the following range. On the other hand, when the tip diameter of the electrode chip is 6 mmφ or more and the tip R is 75 mmR or more and less than 120 mmR, the contact area between the electrode chip and the plate increases and the current density decreases, so the pressing force is 2.0 × t Al 0.5. It is necessary to apply a relatively high pressing force of from 4.0 x t Al 0.5 kN. When the tip diameter of the electrode chip is 6 mmφ or more and the tip R is 120 mmR or more, it is necessary to apply a pressing force of 2.5 x t Al 0.5 to 4.0 x t Al 0.5 kN.

제 2 단계의 통전 조건에 관해서도, 상기한 바와 같이 제 1 단계의 용접 전류의 70 내지 10%로 제어하는 이외는 특별히 제한되지 않지만, 통전 시간이 현저하게 짧으면 냉각 속도를 충분히 억제할 수 없고, 급냉에 가까운 상태가 되기 때문에 제 2 단계의 통전 시간은 50msec 이상 확보하는 것이 바람직하다. 한편, 제 2 단계의 통전 시간이 지나치게 길더라도 스패터가 생기기 쉽게 되기 때문에 600msec 이하로 억제하는 것이 좋다. Also regarding the energization conditions of the second stage, there is no particular limitation except for controlling to 70 to 10% of the welding current of the first stage as described above. However, if the energization time is remarkably short, the cooling rate cannot be sufficiently suppressed and the quenching is performed. It is preferable to secure the energization time of the second stage to 50 msec or more since the state becomes close to. On the other hand, even if the energization time of the second stage is too long, spatter is likely to occur, and therefore it is preferable to suppress it to 600 msec or less.

제 2 단계에서의 가압력은 특별히 한정되지 않지만, 확실히 접합하기 위해서는 1kN 이상 가압하는 것이 바람직하다. 그러나 지나치게 가압하면 상기 제 1 단계와 마찬가지의 문제가 생기기 때문에, 6kN 이하의 범위로 하는 것이 좋다. Although the pressing force in a 2nd step is not specifically limited, In order to ensure joining, it is preferable to pressurize 1 kN or more. However, if it is excessively pressurized, the same problem as in the first step will occur, so it is preferable to set it to 6 kN or less.

본 발명자들은 추가로, 용접시의 통전 조건에 대하여 재료별로 구체적으로 검토한 바, 알루미늄재에 관해서는, 동일 통전 조건에서 합금 종류간에 접합 상태의 차이는 거의 나타나지 않았다. 그러나 강재에 관해서는, 동일 조건으로 통전한 경우에, 강판의 강도 레벨에 따라 접합 상태가 다른 경우가 있어, 강도 레벨이 높은 강판을 이용한 경우에는, 알루미늄재측에 형성되는 너겟부의 두께가 얇아져 상기 너겟부에 균열이 생기기 쉽게 되는 경향을 볼 수 있었다. 이것은, 고강도 강판에는 합금 원소가 다량으로 첨가되어 있고, 상기 합금 원소의 존재에 의해 발열이 빨라 알루미늄이 용융·비산하기 쉽게 되기 때문이라고 생각된다. 그래서, 강판의 강도 레벨에 따라 통전 조건을 조절하는 것이 대단히 유효하여, 강판의 강도 레벨이 높아질수록 통전량을 상대적으로 억제하는 것이 좋음을 발견했다. 상세한 조건은 이하에 나타내는 대로이다. The present inventors further examined the energization conditions at the time of welding in detail for each material. As for the aluminum material, there was almost no difference in the bonding state between the alloy types under the same energization conditions. However, with respect to steel materials, when the steel sheet is energized under the same conditions, the bonding state may be different depending on the strength level of the steel sheet, and when a steel sheet having a high strength level is used, the thickness of the nugget portion formed on the aluminum material side becomes thinner and the nuggets are made. There was a tendency to crack easily in the part. This is considered to be because a large amount of alloying elements are added to the high-strength steel sheet, and heat is rapidly generated due to the presence of the alloying elements, and aluminum is easily melted and scattered. Therefore, it has been found that it is very effective to adjust the energization conditions in accordance with the strength level of the steel sheet, and that it is better to relatively suppress the amount of energization as the strength level of the steel sheet increases. The detailed conditions are as shown below.

(I) 강재의 강도 레벨: 390MPa 미만의 경우(I) Strength level of steel: less than 390 MPa

(I-1) 전극 칩의 선단 직경이 6mmφ 이상이고 선단 R이 75mmR 미만인 경우 (I-1) When the tip diameter of the electrode chip is 6 mmφ or more and the tip R is less than 75 mmR

<제 1 단계 조건><Step 1 condition>

전류량(I): 18.0×tAl 0.5kA 이하[tAl: Al계 모재의 판 두께(mm)] Current amount (I): 18.0 x t Al 0.5 kA or less [t Al : Plate thickness of Al base material (mm)]

가압력(F): 9.8×I2×10-9kN 이하[I: 전류량(A)]Pressing force (F): 9.8 x I 2 x 10 -9 kN or less [I: Current amount (A)]

통전 시간: 600ms 이하Power supply time: 600 ms or less

<제 2 단계 조건><Second stage condition>

전류량(I): 2.0 내지 6.0kA Current amount (I): 2.0 to 6.0 kA

가압력(F): 0.5 내지 2.5kN Press force (F): 0.5 to 2.5 kN

통전 시간: 50 내지 600msEnergization time: 50 to 600ms

(I-2) 전극 칩의 선단 직경이 6mmφ 이상이고 선단 R이 75mmR 이상 120mmR 미만인 경우 (I-2) When the tip diameter of the electrode chip is 6 mmφ or more and the tip R is 75 mmR or more and less than 120 mmR

<제 1 단계 조건><Step 1 condition>

전류량 (I):15.0×tAl 0.5 내지 30.0×tAl 0.5kA[tAl: Al계 모재의 판 두께(mm)] Current amount (I): 15.0 x t Al 0.5 to 30.0 x t Al 0.5 kA [t Al : Plate thickness of Al base material (mm)]

가압력(F): 2.0×tAl 0.5 내지 3.5×tAl 0.5kN Pressing force (F): 2.0 x t Al 0.5 to 3.5 x t Al 0.5 kN

통전 시간: 100×tAl msec 이하Energization time: 100 × t Al msec or less

<제 2 단계 조건><Second stage condition>

전류량(I): 2.0 내지 20.0kA Current amount (I): 2.0 to 20.0 kA

가압력(F): 0.5 내지 3.5kN Press force (F): 0.5 to 3.5 kN

통전 시간: 50 내지 600msEnergization time: 50 to 600ms

(I-3) 전극 칩의 선단 직경이 6mmφ 이상이고 선단 R이 120mmR 이상인 경우(I-3) When the tip diameter of the electrode chip is 6 mmφ or more and the tip R is 120 mmR or more

<제 1 단계 조건><Step 1 condition>

전류량(I): 15.0×tAl 0.5 내지 30.0×tAl 0.5kA[tAl: Al계 모재의 판 두께(mm)]Current amount (I): 15.0 x t Al 0.5 to 30.0 x t Al 0.5 kA [t Al : sheet thickness of Al base material (mm)]

가압력(F): 2.5×tAl 0.5 내지 3.5×tAl 0.5 kN Pressing force (F): 2.5 x t Al 0.5 to 3.5 x t Al 0.5 kN

통전 시간: 100×tAl msec 이하Energization time: 100 × t Al msec or less

<제 2 단계 조건><Second stage condition>

전류량(I): 2.0 내지 20.0kACurrent amount (I): 2.0 to 20.0 kA

가압력(F): 1.0 내지 4.0kN Press force (F): 1.0 to 4.0 kN

통전 시간: 50 내지 600msEnergization time: 50 to 600ms

(II) 강재의 강도 레벨: 390MPa 이상 890 MPa 미만인 경우(II) Strength level of steel: 390 MPa or more and less than 890 MPa

(II-1) 전극 칩의 선단 직경이 6mmφ 이상이고 선단 R이 75mmR 미만인 경우 (II-1) When the tip diameter of the electrode chip is 6 mmφ or more and the tip R is less than 75 mmR

<제 1 단계 조건> <Step 1 condition>

전류량(I): 18.0×tAl 0.5kA 이하[tAl: Al계 모재의 판 두께(mm)]Current amount (I): 18.0 x t Al 0.5 kA or less [t Al : Plate thickness of Al base material (mm)]

가압력(F): 1.2×I2×10-8 kN 이하 [I: 전류량(A)]Pressing force (F): 1.2 x I 2 x 10 -8 kN or less [I: Current amount (A)]

통전 시간: 400ms 이하Power supply time: 400 ms or less

<제 2 단계 조건><Second stage condition>

전류량(I): 2.0 내지 6.0kA Current amount (I): 2.0 to 6.0 kA

가압력(F): 1.0 내지 3.0kN Press force (F): 1.0 to 3.0 kN

통전 시간: 50 내지 500msEnergization time: 50 to 500ms

(II-2) 전극 칩의 선단 직경이 6mmφ 이상이고 선단 R이 75mmR 이상 120mmR 미만인 경우 (II-2) The tip diameter of the electrode chip is 6 mmφ or more and the tip R is 75 mmR or more and less than 120 mmR

<제 1 단계 조건> <Step 1 condition>

전류량(I): 15.0×tAl 0.5 내지 30.0×tAl 0.5 kA [tAl: Al계 모재의 판 두께(mm)]Current amount (I): 15.0 x t Al 0.5 to 30.0 x t Al 0.5 kA [t Al : Plate thickness of Al base material (mm)]

가압력(F): 2.0×tAl 0.5 내지 4.0×tAl 0.5 kNPressing force (F): 2.0 x t Al 0.5 to 4.0 x t Al 0.5 kN

통전 시간: 100×tAl msec 이하Energization time: 100 × t Al msec or less

<제 2 단계 조건><Step 2 condition>

전류량(I): 2.0 내지 20.0kA Current amount (I): 2.0 to 20.0 kA

가압력(F): 0.5 내지 3.5kN Press force (F): 0.5 to 3.5 kN

통전 시간: 50 내지 600msEnergization time: 50 to 600ms

(II-3) 전극 칩의 선단 직경이 6mmφ 이상이고 선단 R이 120mmR 이상인 경우 (II-3) When the tip diameter of the electrode chip is 6 mmφ or more and the tip R is 120 mmR or more

<제 1 단계 조건> <Step 1 condition>

전류량(I): 15.0×tAl 0.5 내지 30.0×tAl 0.5 kA[tAl: Al계 모재의 판 두께(mm)] Current amount (I): 15.0 x t Al 0.5 to 30.0 x t Al 0.5 kA [t Al : sheet thickness of Al base material (mm)]

가압력(F): 2.0×tAl 0.5 내지 4.0×tAl 0.5 kN Pressing force (F): 2.0 x t Al 0.5 to 4.0 x t Al 0.5 kN

통전 시간: 100×tAl msec 이하Energization time: 100 × t Al msec or less

<제 2 단계 조건> <Second stage condition>

전류량(I): 2.0 내지 20.0kA Current amount (I): 2.0 to 20.0 kA

가압력(F): 1.0 내지 4.0kN Press force (F): 1.0 to 4.0 kN

통전 시간: 50 내지 600msEnergization time: 50 to 600ms

(III) 강재의 강도 레벨: 890MPa 초과하는 경우(III) Strength level of steel: 890 MPa

(III-1) 전극 칩의 선단 직경이 6mmφ 이상이고 선단 R이 75mmR 미만인 경우 (III-1) the tip diameter of the electrode chip is 6 mmφ or more and the tip R is less than 75 mmR

<제 1 단계 조건><Step 1 condition>

전류량(I): 18.0×tAl 0.5kA 이하 [tAl: Al계 모재의 판 두께(mm)] Current amount (I): 18.0 x t Al 0.5 kA or less [t Al : Plate thickness of Al base material (mm)]

가압력(F): 1.4×I2×10-8kN 이하[I: 전류량(A)]Pressing force (F): 1.4 x I 2 x 10 -8 kN or less [I: Current amount (A)]

통전 시간: 150ms 이하Power supply time: 150ms or less

<제 2 단계 조건><Second stage condition>

전류량(I): 2.0 내지 6.0kA Current amount (I): 2.0 to 6.0 kA

가압력(F): 1.0 내지 3.5kN Press force (F): 1.0 to 3.5 kN

통전 시간: 50 내지 400msEnergization time: 50 to 400ms

(III-2) 전극 칩의 선단 직경이 6mmφ 이상이고 선단 R이 75mmR 이상 120mmR 미만인 경우 (III-2) The tip diameter of the electrode chip is 6 mmφ or more and the tip R is 75 mmR or more and less than 120 mmR

<제 1 단계 조건><Step 1 condition>

전류량(I): 15.0×tAl 0.5 내지 30.0×tAl 0.5kA[tAl: Al계 모재의 판 두께(mm)]Current amount (I): 15.0 x t Al 0.5 to 30.0 x t Al 0.5 kA [t Al : sheet thickness of Al base material (mm)]

가압력(F): 2.5×tAl 0.5 내지 4.0×tAl 0.5 kNPressing force (F): 2.5 x t Al 0.5 to 4.0 x t Al 0.5 kN

통전 시간: 100×tAl msec 이하Energization time: 100 × t Al msec or less

<제 2 단계 조건><Step 2 condition>

전류량(I): 2.0 내지 20.0kA Current amount (I): 2.0 to 20.0 kA

가압력(F): 0.5 내지 3.5kN Press force (F): 0.5 to 3.5 kN

통전 시간: 50 내지 600msEnergization time: 50 to 600ms

(III-3) 전극 칩의 선단 직경이 6mmφ 이상이고 선단 R이 120mmR 이상인 경우 (III-3) The tip diameter of the electrode chip is 6 mmφ or more and the tip R is 120 mmR or more

<제 1 단계 조건><Step 1 condition>

전류량(I): 15.0×tAl 0.5 내지 30.0×tAl 0.5 kA[tAl: Al계 모재의 판 두께(mm)] Current amount (I): 15.0 x t Al 0.5 to 30.0 x t Al 0.5 kA [t Al : sheet thickness of Al base material (mm)]

가압력(F): 2.5×tAl 0.5 내지 4.0×tAl 0.5 kNPressing force (F): 2.5 x t Al 0.5 to 4.0 x t Al 0.5 kN

통전 시간: 100×tAl msec 이하Energization time: 100 × t Al msec or less

<제 2 단계 조건><Step 2 condition>

전류량(I): 2.0 내지 20.0kACurrent amount (I): 2.0 to 20.0 kA

가압력(F): 1.0 내지 4.0kN Press force (F): 1.0 to 4.0 kN

통전 시간: 50 내지 600 msEnergization time: 50 to 600 ms

상기한 대로, 본 발명은, 통전 종료시의 용접 전류를 통전 개시시보다도 작게 하여 용접후의 너겟부를 완만히 냉각함으로써, 너겟부의 균열을 현저히 저감할 수 있다는 점에 특징을 갖지만, 이 너겟부의 균열을 보다 확실히 억제하기 위해서는, 상기 너겟부의 냉각 속도의 억제와 함께, 알루미늄계 모재의 판 두께에 대한 너겟부의 최소 두께를 다음 수학식 1로 나타내는 바와 같이 일정 이상 확보하는 것이 유효하다는 것도 발견했다. As described above, the present invention is characterized in that cracks in the nugget portion can be remarkably reduced by gently cooling the nugget portion after welding by making the welding current at the end of energization smaller than at the start of energization. In order to suppress it, it discovered also that it is effective to ensure the minimum thickness of the nugget part with respect to the plate | board thickness of an aluminum base material together with suppression of the cooling rate of the said nugget part more than fixed as shown by following Formula (1).

수학식 1Equation 1

(알루미늄재측 너겟부의 최소 두께/알루미늄 모재의 판 두께)≥0.3(Minimum thickness of the aluminum material-side nugget part / plate thickness of the aluminum base material) ≥ 0.3

너겟부를 완만하게 냉각한 경우에도, 알루미늄재의 판 두께에 대한 너겟부의 두께가 지나치게 얇으면, 냉각시에 발생하는 열 변형을 상기 너겟부에서 충분히 흡수할 수 없어, 후술하는 실시예에서 도 8에 나타내는 바와 같이 균열이 생기기 쉽게 되기 때문이다. 보다 바람직하게는 (알루미늄재측 너겟부의 최소 두께/알루미늄 모재의 판 두께)를 0.4 이상으로 한다. 한편, 이렇게 알루미늄 모재의 판 두께에 대한 알루미늄재측 너겟부의 최소 두께를 일정치 이상으로 하기 위해서는, 예컨대 도 5에 나타내는 바와 같은 경향으로부터 구해지는 다음 수학식 2나 수학식 3을 만족하도록 전류치와 통전 시간을 제어하는 것이 유효하다. Even when the nugget portion is gently cooled, if the nugget portion is too thin with respect to the plate thickness of the aluminum material, the thermal strain generated at the time of cooling cannot be sufficiently absorbed by the nugget portion. This is because cracking is likely to occur. More preferably, (minimum thickness of the aluminum material side nugget portion / plate thickness of the aluminum base material) is 0.4 or more. On the other hand, in order to make the minimum thickness of the aluminum-side nugget portion with respect to the plate thickness of the aluminum base material more than a predetermined value, for example, the current value and the energization time are satisfied so as to satisfy the following equation (2) or (3) obtained from the tendency as shown in FIG. It is valid to control.

전극 칩의 선단 직경이 6mmφ 이상이고 선단 R이 75mmR 미만인 경우When tip diameter of electrode chip is 6mmφ or more and tip R is less than 75mmR

강재의 강도 레벨이 390MPa 이상 890MPa 미만인 경우When the strength level of steel is 390 MPa or more and less than 890 MPa

Figure 112006075800741-pct00002
Figure 112006075800741-pct00002

철재계의 강도 레벨이 890MPa 이상인 경우 When the strength level of steel system is 890 MPa or more

Figure 112006075800741-pct00003
Figure 112006075800741-pct00003

본 발명은, 그 밖의 전류 파형, 전극의 형상이나 재질, 전압치 등의 용접 조건에 관해서는 특별히 한정되지 않고, 일반적인 조건을 채용할 수 있다. 또한 본 발명의 용접 방법은, 강재나 알루미늄재의 종류나 판 두께를 막론하고 적용할 수 있고, 철계재로서 예컨대 순철계 재료 외에, 각종 강판, 도금 강판 등을 사용할 수 있고, 알루미늄재로서 순알루미늄 금속 외에, 국제 합금 기호로 2000계, 3000계, 4000계, 5000계, 6000계, 7000계 등의 합금을 이용할 수 있다. The present invention is not particularly limited with respect to welding conditions such as other current waveforms, shapes, materials and voltage values of electrodes, and general conditions can be adopted. In addition, the welding method of the present invention can be applied regardless of the type and sheet thickness of steel and aluminum materials, and various steel sheets, plated steel sheets, etc. can be used as the iron-based materials, for example, pure iron-based materials. In addition, alloys such as 2000 series, 3000 series, 4000 series, 5000 series, 6000 series, and 7000 series can be used as international alloy symbols.

이하, 실시예를 들어 본 발명을 보다 구체적으로 설명하지만, 본 발명은 물론 하기 실시예에 의해 제한되지 않고, 전기, 후기의 취지에 부합되는 범위에서 적당히 변경을 가하여 실시하는 것도 물론 가능하고, 그들은 어느 것이나 본 발명의 기술적 범위에 포함된다. Hereinafter, although an Example is given and this invention is demonstrated further more concretely, this invention is not limited by the following example, Of course, It is also possible to implement by changing suitably in the range according to the meaning of the former and the latter, All are included in the technical scope of the present invention.

실시예 1Example 1

표 1에 나타내는 화학 성분(질량%)을 함유하는 공시강(供試鋼)을 용제(溶製)하고, 1.2mm의 판 두께로 될 때까지 압연을 하여 박(薄)강판을 수득했다. 연속 소둔(燒鈍; annealing, 풀림)에서는, 500 내지 1000℃의 소둔후, 유세(油洗) 또는 수세를 하고, 그 후 템퍼링(燒戾; tempering, 뜨임)에 의해 980MPa급의 고장력 강판을 수득했다. 또, 알루미늄재에 관해서는 판 두께 1.0mm와 1.6mm의 두 가지의 시판 A6022(6000계) 알루미늄 합금판을 이용했다. The test steel containing the chemical component (mass%) shown in Table 1 was melted, and it rolled until it became a board thickness of 1.2 mm, and the thin steel plate was obtained. In continuous annealing, after annealing at 500 to 1000 ° C., quenching or rinsing is performed, and thereafter, a high strength steel sheet of 980 MPa grade is obtained by tempering. did. As for the aluminum material, two commercially available A6022 (6000 series) aluminum alloy plates having a plate thickness of 1.0 mm and 1.6 mm were used.

이들 강판(강재)과 알루미늄 합금판(알루미늄재)을 JIS A 3137에 기재된 십자 인장 시험편 형상으로 가공한 후에, 스폿 용접을 하여 이종 접합체를 작성했다. 스폿 용접에는, 직류 저항 용접 시험기를 이용하여, 알루미늄재의 판 두께 t2에 맞춰 가압력, 용접 전류, 시간을 설정하여, 표 2로 나타내는 조건으로 1점의 용접을 행했다. 전극 칩은 모두 Cu-Cr 합금으로 이루어지는 돔형으로, 50mmR-12mmφ(표 3: 비교예), 150mmR-5mmφ(표 4: 비교예), 100mmR-12mmφ(표 5), 150mmR-12mmφ(표 6), 120mmR-7mmφ(표 7), 120mmR-12mmφ(표 8)의 6형상의 칩을 각각 이용했다. 양극을 알루미늄재, 음극을 강재로 하고, 각 용접예에서 각각 양측의 전극 칩의 형상은 동일하게 했다. After processing these steel sheets (steel materials) and aluminum alloy plates (aluminum materials) in the shape of the cross tensile test piece described in JIS A 3137, spot welding was performed to create a heterojunction. In spot welding, using a direct current resistance welding testing machine, by setting the pressing force, welding current and time according to an aluminum material sheet thickness t 2, under the conditions shown in Table 2 was subjected to the welding point. The electrode chips are all domed in a Cu-Cr alloy, and include 50 mmR-12 mmφ (Table 3: Comparative Example), 150 mmR-5 mmφ (Table 4: Comparative Example), 100 mmR-12 mmφ (Table 5), and 150 mmR-12 mmφ (Table 6). , 6-shaped chips of 120 mm R-7 mm φ (Table 7) and 120 mm R-12 mm φ (Table 8) were used. The anode was made of aluminum and the cathode was made of steel, and the shapes of the electrode chips on both sides were the same in each welding example.

너겟 면적은, 스폿 용접후의 샘플을, 접합부의 중심에서 절단하여 수지에 매립하고, 연마를 하고, 단면으로부터 광학현미경으로 관찰하여, 형성되고 있는 너겟의 계면에서의 직경을 측정하여 면적을 구했다. 측정은, 직교한 2방향의 너겟 직경을 측정했다. 계면반응층의 두께 측정은, 스폿 용접후의 샘플을 용접부의 중앙에서 절단하고, 수지에 매립하고, 연마를 하여 SEM 관찰을 했다. 층의 두께가 1㎛ 이상인 경우는 2000배의 시야로, 1㎛ 미만의 경우는 10000배의 시야로 계측했다. The nugget area cut | disconnected the sample after spot welding at the center of the junction part, embedded in resin, grind | polished, observed with the optical microscope from the cross section, and measured the diameter in the interface of the nugget formed, and calculated | required the area. The measurement measured the nugget diameter in the orthogonal two directions. In the measurement of the thickness of the interfacial reaction layer, the sample after spot welding was cut at the center of the welded portion, embedded in a resin, polished and subjected to SEM observation. When the thickness of a layer was 1 micrometer or more, it measured with 2000 times the visual field, and when it is less than 1 micrometer, it measured with the 10,000 times visual field.

본 시험에서는, 도 1이나 3에 나타낸 바와 같이, 너겟(5) 중심부에서 가장 계면반응층이 두껍고, 너겟(5) 단부(주연부)일수록 계면반응층이 얇아지기 때문에, 10㎛를 넘는 두께의 계면반응층의 직경, 0.5㎛ 이상의 두께의 계면반응층의 직경을 구하여 면적으로 환산했다. 측정은 직교한 2방향의 너겟 직경을 측정했다. In this test, as shown in FIGS. 1 and 3, the interface reaction layer is thickest in the nugget 5 center portion, and the interface reaction layer becomes thinner at the nugget 5 end portion (peripheral portion). The diameter of the reaction layer and the diameter of the interfacial reaction layer having a thickness of 0.5 µm or more were obtained and converted into areas. The measurement measured the nugget diameter in the orthogonal two directions.

접합 강도의 평가로서는, 이종 접합체의 십자 인장 시험을 실시했다. 십자 인장 시험은, A6022재끼리의 접합 강도=1.0kN을 기준으로 하고, 접합 강도가 1.5kN 이상 또는 파단 형태가 알루미늄 모재 파단이면 ◎, 접합 강도가 1.0 내지 1.5kN이면 ○, 접합 강도가 0.5 내지 1.0kN 이면 △, 접합 강도가 0.5kN 미만이면 ×로 했다. As evaluation of the joint strength, the cross tensile test of the heterojunction was performed. The cross tensile test is based on the joint strength = 1.0 kN between A6022 materials, and if the joint strength is 1.5 kN or more or the fracture form is the breakage of the aluminum base material, 이면, the joint strength is 1.0 to 1.5 kN, and the bond strength is 0.5 to When it was 1.0 kN, it was set as (triangle | delta) and if it was less than 0.5 kN of joint strength.

한편, 본 실시예에서 강도의 평가에 십자 인장 시험을 이용한 것은, 전단 인장 시험 쪽이 시험 조건간의 차이가 크기 때문이다. 전단 인장 시험의 경향은 십자 인장 시험 결과와 합치하고 있어, 십자 인장 시험으로써 ○, ◎의 평가를 얻은 것은, 어느 것이나 2.5kN 이상의 높은 전단 강도였다. On the other hand, the cross tensile test was used for the evaluation of the strength in the present embodiment because the difference between the test conditions is greater in the shear tensile test. The tendency of the shear tensile test was consistent with the cross tensile test results, and any of those obtained by evaluation of ○ and ◎ as the cross tensile test was high shear strength of 2.5 kN or more.

표 1의 각 강종과 A6022재의 스폿 용접후의 이종 접합체의 십자 인장 시험 결과를 표 3 내지 8에 나타낸다. 표 3 내지 8끼리의 전극 칩 조건의 대비에 의해, 칩 직경, 칩 R이 본 발명 범위로 커지면, 이종 접합체의 접합 강도가 높아짐을 알 수 있다. 또한, 표 3 내지 8의 각 표에서 표 2의 스폿 용접 조건끼리의 대비로부터, 본 발명에서 규정한 조건 범위로 가압력, 용접 전류, 시간을 제어함으로써, 너겟 면적과, 계면반응층의 최적 두께 범위(0.5 내지 10㎛)인 면적이 커져, 그 결과 접합 강도가 높아짐을 알 수 있다. The cross tensile test results of the heterojunction after spot welding of each steel grade of Table 1 and A6022 material are shown to Tables 3-8. By comparison of the electrode chip conditions of Tables 3-8, it turns out that the bonding strength of a heterogeneous joined body will become high when a chip diameter and chip R become large in this invention range. Further, from the comparison of the spot welding conditions of Table 2 in the tables of Tables 3 to 8, by controlling the pressing force, the welding current, and the time in the condition range specified in the present invention, the nugget area and the optimum thickness range of the interfacial reaction layer It is understood that the area of (0.5 to 10 µm) increases, and as a result, the bonding strength increases.

Figure 112006075800741-pct00004
Figure 112006075800741-pct00004

Figure 112006075800741-pct00005
Figure 112006075800741-pct00005

Figure 112006075800741-pct00006
Figure 112006075800741-pct00006

Figure 112006075800741-pct00007
Figure 112006075800741-pct00007

Figure 112006075800741-pct00008
Figure 112006075800741-pct00008

Figure 112006075800741-pct00009
Figure 112006075800741-pct00009

실시예 2Example 2

표 1에 나타내는 화학 성분(질량%)을 함유하는 공시강을 용제하고, 1.2mm의 판 두께로 될 때까지 압연을 하여 박강판을 수득했다. 이 박강판을, 연속 소둔에 의해서 500 내지 1000℃의 소둔후, 유세 또는 수세를 하고, 그 후 템퍼링에 의해 980MPa급의 고장력 강판을 수득했다. 또, 알루미늄재에 관해서는 판 두께 1.0mm(표 10, 11, 12)와 1.6mm(표 12)의 두 가지의 시판 A6022(6000계) 알루미늄 합금판을 이용했다. 이들 강판(강재)과 알루미늄 합금판(알루미늄재)을 JIS A 3137에 기재된 십자 인장 시험편 형상으로 가공한 후에, 표 9에 나타내는 조건으로 스폿 용접을 하여 이종 접합체를 작성했다. The test steel containing the chemical component (mass%) shown in Table 1 was melted, and it rolled until it became a board thickness of 1.2 mm, and the thin steel plate was obtained. The thin steel sheet was subjected to annealing at 500 to 1000 ° C. by continuous annealing, followed by quenching or washing with water, and then tempering to obtain a high tensile steel sheet of 980 MPa grade. As for the aluminum material, two commercially available A6022 (6000 series) aluminum alloy plates having a plate thickness of 1.0 mm (Tables 10, 11 and 12) and 1.6 mm (Table 12) were used. After these steel sheets (steel materials) and aluminum alloy plates (aluminum materials) were processed into cross-shaped tensile test piece shapes described in JIS A 3137, spot welding was performed under the conditions shown in Table 9 to create a heterojunction.

스폿 용접에는, 직류 저항 용접 시험기를 이용하여, 미리 가압력, 용접 전류, 시간 등의 조건과, 상기 본 발명에서 규정하는 화합물의 평균 두께나 면적의 제어와의 상관 관계를 조사했다. 그에 더하여, 알루미늄재의 판 두께 t2에 맞춰 가압력, 용접 전류, 시간을 각각 설정하여, 표 9로 나타내는 조건으로 1점의 용접을 했다. 전극 칩은 모두 Cu-Cr 합금으로 이루어지는 돔형이고, 50mmR-12mmφ(표 10), 120mmR-12mmφ(표 11, 12), 150mmR-12mmφ(표 13)의 3형상의 칩을 각각 이용했다. 양극을 알루미늄재, 음극을 강재로 하고, 각 용접예에서 각각 양측의 전극 칩의 형상은 동일하게 했다. 이들 제작한 각 접합체에 대하여 상기 측정 방법으로 각 화합물의 깊이 방향 두께나 최적 두께 범위의 면적을 측정했다. 이 결과들을 표 10 내지 13에 나타낸다. For spot welding, the correlation between the conditions such as pressing force, welding current, time, and control of the average thickness and area of the compound defined in the present invention was investigated in advance using a DC resistance welding tester. In addition, by respectively setting the pressing force, welding current and time according to the plate thickness t of the aluminum material 2, under the conditions shown in Table 9 was the welding of the first point. The electrode chips were all domed in a Cu—Cr alloy, and three types of chips of 50 mmR-12 mmφ (Table 10), 120 mmR-12 mmφ (Tables 11 and 12), and 150 mmR-12 mmφ (Table 13) were used, respectively. The anode was made of aluminum and the cathode was made of steel, and the shapes of the electrode chips on both sides were the same in each welding example. About each of these produced conjugates, the area of the depth direction thickness and the optimum thickness range of each compound was measured by the said measuring method. These results are shown in Tables 10-13.

각 접합체의 접합 강도의 평가로서는, 이종 접합체의 십자 인장력 시험을 실시했다. 십자 인장력 시험은, A6022재끼리의 접합 강도=1.0kN을 기준으로 하고, 접합 강도가 1.5kN 이상 또는 파단 형태가 알루미늄 모재 파단이면 ◎, 접합 강도가 1.0 내지 1.5kN이면 ○, 접합 강도가 0.5 내지 1.0kN이면 △, 접합 강도가 0.5kN 미만이면 ×로 했다. As evaluation of the joint strength of each joined body, the cross tensile test of the heterogeneous joined body was performed. The cross tensile test is based on the joint strength = 1.0 kN between A6022 materials, and when the joint strength is 1.5 kN or more, or when the fracture shape is an aluminum base material break, ◎, the joint strength is 1.0 to 1.5 kN, and the joint strength is 0.5 to When it was 1.0 kN, (triangle | delta) and the bonding strength were less than 0.5 kN, and it was set as x.

표 1의 강종과 A6022재와의 스폿 용접후의 이종 접합체의 십자 인장 시험 결과를 표 10 내지 13에 나타낸다. 표 10 내지 13의 각 표에서, 본 발명의 금속간 화합물층 조건인, Al3Fe계 화합물과 Al19Fe4Si2Mn계 화합물의 층의 너겟 중심에서 너겟 깊이 방향의 평균 두께 l1이 0.5 내지 10㎛의 범위에 있는 각 발명예는, 이종 접합체의 접합 강도가 높아짐을 알 수 있다. 또한, Al3Fe계 화합물과 Al19Fe4Si2Mn계 화합물의 층의 평균 두께 l1과 Al5Fe2계 화합물층의 면적 S2의 제어에 더하여, Al5Fe2계 화합물층의 너겟 중심에서 너겟 깊이 방향의 평균 두께 l2와, 최적 두께 범위의 Al3Fe계 화합물과 Al19Fe4Si2Mn계 화합물의 층의 면적 S1의 제어를 실시한 발명예는, 그 이외의 발명예에 비하여 가장 높은 접합 강도가 얻어진다. 표 11 내지 13 각각의 발명예 E, F, G가 이것에 해당한다. 한편, 표 10 내지 13의 각 표에서, 본 발명의 금속간 화합물층 조건을 만족시키지 않는 각 비교예는 이종 접합체의 접합 강도가 낮다. 표 10 내지 13의 각 비교예는 Al3Fe계 화합물과 Al19Fe4Si2Mn계 화합물의 층의 상기 평균 두께 l1이 범위의 상한이나 하한으로부터 벗어나고 있다. The cross tensile test results of the heterojunction after spot welding of the steel grade of Table 1 and A6022 material are shown to Tables 10-13. In each of Tables 10 to 13, the average thickness l 1 in the nugget depth direction at the nugget center of the layer of the Al 3 Fe-based compound and the Al 19 Fe 4 Si 2 Mn-based compound, which is the intermetallic compound layer condition of the present invention, is 0.5 to Each invention example in the range of 10 micrometers turns out that the bonding strength of a heterojunction becomes high. In addition, Al 3 Fe-based compound and Al 19 Fe 4 Si 2 Mn-based in addition to the control of the area S 2 of the average thickness l 1 and Al 5 Fe 2 based compound layer of the compound layer, in the nugget center of the Al 5 Fe 2 based compound layer The invention examples in which the average thickness l 2 in the nugget depth direction and the area S 1 of the layer of the Al 3 Fe-based compound and the Al 19 Fe 4 Si 2 Mn-based compound in the optimum thickness range were controlled were compared with the other invention examples. The highest bond strength is obtained. Inventive examples E, F, and G of Tables 11 to 13 correspond to this. On the other hand, in each table | surface of Tables 10-13, each comparative example which does not satisfy | fill the intermetallic compound layer conditions of this invention has low joint strength of a heterojunction. In Comparative Examples of Tables 10 to 13, the average thickness l 1 of the layers of the Al 3 Fe-based compound and the Al 19 Fe 4 Si 2 Mn-based compound deviated from the upper limit and the lower limit of the range.

한편, 너겟 면적은 비교예에서는 전술의 추장 범위로부터 벗어나는 것이 많았다. 예컨대, 50mmR-12mmφ(표 10)에서는 모두 12×t2 0.5 내지 19×t2 0.5mm2의 범위 이고, 또한 120mmR-12mmφ(표 11, 12), 150mmR-12mmφ(표 13)의 조건 B에서는 어느 것이나 17×t2 0.5 내지 20×t2 0.5mm2의 범위이며, 너겟 면적이 작다. 또한, 120mmR-12mmφ(표 11, 12), 150mmR-12mmφ(표 13)의 조건 C에서는 어느 것이나 72×t2 0.5 내지 89×t2 0.5mm2의 범위이며, 너겟 면적이 크다. 한편, 실시예에서는 어느 것이나 전술의 추장 범위 내에 있었다. 즉, 상술한 바와 같이 본 발명에서는 너겟 면적을 20×t2 0.5 내지 70×t2 0.5mm2의 범위로 하는 쪽이 바람직하다. 그러나 비교예인 120mmR-12mmφ(표 11, 12), 150mmR-12mmφ(표 13)의 조건 A는, 28×t2 0.5 내지 38×t2 0.5mm2의 범위이며, 그 표들의 실시예인 조건 D, E, G과 거의 동등한 너겟 직경임에도 불구하고, 접합 강도가 낮았다. 즉, 상술한 바와 같이, 높은 접합 강도를 얻기 위해서는 어느 정도의 너겟 면적을 형성하는 것이 필요하지만, 거기에 덧붙여 접합 계면에서의 계면반응층의 두께·구조를 제어하는 것이 또한 필요하다. On the other hand, the nugget area often deviated from the recommended range described above in the comparative example. For example, 50mmR-12mmφ (Table 10) in the range of both the 12 × t 2 0.5 to 19 × t 2 0.5 mm 2, also 120mmR-12mmφ (Table 11, 12), in the conditions B of 150mmR-12mmφ (Table 13) Either one is in the range of 17 x t 2 0.5 to 20 x t 2 0.5 mm 2 , and the nugget area is small. Also, 120mmR-12mmφ (Table 11, 12), in the range of 150mmR-12mmφ the condition of C (Table 13) Any of 72 × t 2 0.5 to 89 × t 2 0.5 mm 2, the nugget area is larger. In addition, in the Example, all existed in the recommended range of the above. That is, in the present invention as described above, the nugget area is preferably in the range of 20 x t 2 0.5 to 70 x t 2 0.5 mm 2 . However, the conditions A of the comparative examples of 120 mmR-12 mmφ (Tables 11 and 12) and 150 mmR-12 mmφ (Table 13) are in the range of 28 × t 2 0.5 to 38 × t 2 0.5 mm 2 , and conditions D, which are examples of the tables, Although the nugget diameters were almost equal to E and G, the joint strength was low. That is, as mentioned above, in order to obtain a high bond strength, it is necessary to form some nugget area, but in addition, it is also necessary to control the thickness and structure of an interface reaction layer in a joining interface.

한편, 알루미늄재의 감육량은, 각 예 모두 공통적으로 최소 잔존 판 두께 Δt가 원 두께 t2의 50% 이상이었다. On the other hand, the aluminum material sense yukryang, was common to each example, all minimum residual sheet thickness Δt is more than 50% of the original thickness t 2.

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실시예 3Example 3

표 14에 나타내는 화학 성분(질량%)을 함유하는 공시강을 각각 용제하고, 1.2mm의 판 두께로 될 때까지 압연을 하여 박강판을 수득했다. 연속 소둔에서는 800 내지 900℃의 소둔후 수세를 하고, 그 후 템퍼링에 의해 각 공시강의 목표 강도로 조정했다. 또한, 알루미늄재에 관해서는, 판 두께가 1mm인 시판되는 A1050재(Si 0.05% 함유, Mn 함유 안함), A6022재(Si 1.01% 함유, Mn 0.07% 함유)를 각각 이용했다. 이들 강판(강재)과 알루미늄 합금판(알루미늄재)을 JIS A 3137에 기재된 십자 인장 시험편 형상으로 가공한 후에 스폿 용접을 하여 이종 접합체를 작성했다. The test steels containing the chemical component (mass%) shown in Table 14 were each melted and rolled until the sheet thickness of 1.2 mm was obtained to obtain a thin steel sheet. In the continuous annealing, water washing was performed after annealing at 800 to 900 ° C, and then tempered to adjust the target strength of each test steel. As the aluminum material, commercially available A1050 material (containing 0.05% Si, no Mn content) and A6022 material (containing 1.01% Si, 0.07% Mn), each having a sheet thickness of 1 mm, were used. These steel sheets (steel materials) and aluminum alloy plates (aluminum materials) were processed into cross-shaped tensile test piece shapes described in JIS A 3137, followed by spot welding to create a heterojunction.

스폿 용접에는, 직류 저항 용접 시험기를 이용하여, 표 2의 조건 G, H로 나타내는 용접 조건으로 1점의 용접을 했다. Cu-Cr 합금으로 이루어지는 돔형이고 120mmR-12mmφ인 전극을 이용하고, 양극을 알루미늄재, 음극을 강재로 했다. In spot welding, the welding of one point was performed on the welding conditions shown by conditions G and H of Table 2 using the DC resistance welding test machine. A positive electrode was made of aluminum and the negative electrode was made of steel using a domed electrode made of a Cu-Cr alloy and having a diameter of 120 mmR-12 mmφ.

한편, 이들 실시예에서, 알루미늄재의 최소 잔존 판 두께 Δt는 전부 원 두께 t2의 50% 이상이었다. 이 측정은, 스폿 용접후의 샘플을 용접부의 중앙에서 절단하고, 수지에 매립하고, 연마를 하여 광학현미경을 이용하여 측정했다. On the other hand, in these examples, the minimum remaining plate thickness Δt of the aluminum material was 50% or more of the original thickness t 2 . This measurement measured the sample after spot welding in the center of a welding part, embedding in resin, grinding | polishing, and using the optical microscope.

또한, 계면반응층의 Mn이나 Si의 농화의 정도는, 상기 계면반응층 측정과 마찬가지로 매립 샘플을 제작하고, 단면으로부터 SIMS(CAMECA제 ims5f)에 의한 2차 이온 강도를 측정했다. 1차 이온에는 8keV의 산소 이온을 이용하고, 접합 계면을 포함하는 50×50㎛의 영역에서 산소 이온을 조사하여, 양의 2차 이온을 검출함으로써 계면과 수직 방향에 Mn, Si의 2차 이온 강도를 선(線)분석했다. 측정은 3회 하여, 계면반응층의 중간점에서의 Mn, Si의 2차 이온 강도와, 알루미늄재, 강재에서의 Mn, Si의 2차 이온 강도의 비를 각각 Mn이나 Si의 농화도로서 구하여 평균화했다. The concentration of Mn and Si in the interfacial reaction layer was similar to the interfacial reaction layer measurement, and a buried sample was produced, and the secondary ionic strength by SIMS (ims5f made by CAMECA) was measured from the cross section. 8 keV oxygen ions are used as the primary ions, and oxygen ions are irradiated in a region of 50 × 50 μm including the junction interface to detect positive secondary ions. The intensity was analyzed line. The measurement was performed three times, and the ratios of the secondary ionic strengths of Mn and Si at the intermediate points of the interfacial reaction layer and the secondary ionic strengths of Mn and Si in aluminum and steel were determined as the concentrations of Mn and Si, respectively. Averaged.

표 14의 각 강종의 강재와 상기 각 알루미늄재의 스폿 용접후의 이종 접합체의 십자 인장 시험 결과를 표 15, 16에 나타낸다. The cross tensile test results of the heterojunction after the spot welding of the steel materials of each steel grade of Table 14 and the said aluminum materials are shown in Tables 15 and 16.

강재의 인장 강도가 400MPa 미만이면, 접합 강도가 뒤떨어지고, 강재의 인장 강도가 400MPa 이상, 바람직하게는 500MPa 이상이면, 접합 강도가 높아짐을 알 수 있다. 특히, 표 15, 16과 같이, SPCE(연강판) 등 강재의 C량이 낮아 강도가 부족하고, Mn이나 Si량이 낮은 경우, 스폿 용접 조건에 의하지 않고 높은 접합 강도를 얻을 수 없다. If the tensile strength of the steel is less than 400 MPa, the bonding strength is inferior, and if the tensile strength of the steel is 400 MPa or more, preferably 500 MPa or more, it is understood that the bonding strength is high. In particular, as shown in Tables 15 and 16, when the amount of C such as SPCE (mild steel sheet) is low, the strength is insufficient, and when the amount of Mn or Si is low, high joint strength cannot be obtained regardless of spot welding conditions.

또한, 표 15, 16에 의해 강재의 인장 강도를 만족시키는 경우, 또는 상기 바람직한 강 성분을 만족시키는 강재이더라도, 너겟 직경, 계면반응층의 두께가 0.5 내지 10.5㎛인 면적이 청구항을 벗어나는 경우는 접합 강도가 낮다. 한편, 너겟 직경, 계면반응층의 두께가 0.5 내지 10.5㎛의 면적을 만족시키고, 더욱이 계면반응층의 Mn, Si 농화도를 높게 할수록 접합 강도가 높은 접합체가 됨을 알 수 있다.In addition, when the tensile strength of the steel is satisfied according to Tables 15 and 16, or even when the steel satisfies the above preferred steel components, the nugget diameter and the area where the thickness of the interfacial reaction layer is 0.5 to 10.5 占 퐉 deviate from the claims. Low intensity On the other hand, it can be seen that the nugget diameter and the thickness of the interfacial reaction layer satisfy an area of 0.5 to 10.5 μm, and the higher the Mn and Si concentration of the interfacial reaction layer, the higher the bonding strength.

또한, 알루미늄재에 관해서는, 표 15, 16의 A1050 등 Si량이 낮은 경우는, 어느 쪽의 스폿 용접 조건에서도 접합 강도가 어느 정도 이상은 높아지지 않음을 알 수 있다. In addition, regarding the aluminum material, when Si amount, such as A1050 of Table 15, 16, is low, it turns out that the joining strength does not become high to some extent even in any spot welding conditions.

Figure 112006075800741-pct00015
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실시예 4Example 4

공시강(0.1C-2.3Mn-0.2Cr-0.32Mo)을 용제하고, 1.2mm의 판 두께로 될 때까지 압연을 하여 박강판을 수득했다. 압연 후의 연속 소둔에서는, 500 내지 1000℃의 소둔후, 유세 또는 수세를 하고, 그 후 템퍼링에 의해 목표 강도 980MPa로 조정했다. 또한, 알루미늄재에 관해서는 판 두께 1mm의 시판되는 A6022-T4(Si: 1.01질량%, Mn: 0.07질량%, Mg: 0.6질량%) 알루미늄 합금판을 이용했다. Test steel (0.1C-2.3Mn-0.2Cr-0.32Mo) was dissolved and rolled until a sheet thickness of 1.2 mm was obtained to obtain a thin steel sheet. In the continuous annealing after rolling, after annealing at 500-1000 degreeC, it lubricated or washed with water, and it adjusted to the target intensity of 980 Mpa by tempering after that. In addition, about aluminum material, the commercially available A6022-T4 (Si: 1.01 mass%, Mn: 0.07 mass%, Mg: 0.6 mass%) aluminum alloy plate of the plate thickness of 1 mm was used.

강재에 아연 도금을 실시하는 경우는, 10% 황산으로 5분의 산세·활성화후, 이하의 조건으로 각종 도금을 실시했다. 전기 아연 도금은 황산 아연 400g/l, 황산알루미늄 30g/l, 염화나트륨 15g/l, 붕산 30g/l에 황산을 가하여 pH를 3으로 한 아연 도금욕에 20A/dm2의 전류를 흐르게 함으로써 아연 도금을 10㎛ 실시했다. Zn-10%Ni 도금은, 상기 아연 도금욕에 황산니켈, 염화니켈을 첨가한 욕에 10A/dm2의 전류를 흐르게 함으로써 Zn-10% Ni 도금을 10㎛ 실시했다. 또한, 비교예로서 와트(watt)욕을 이용하여 10A/dm2의 전류를 흐르게 함으로써 Ni 도금을 10㎛ 실시했다. When galvanizing steel materials, after 5 minutes of pickling and activation with 10% sulfuric acid, various platings were performed under the following conditions. Electro galvanization is performed by adding sulfuric acid to 400 g / l of zinc sulfate, 30 g / l of aluminum sulfate, 15 g / l of sodium chloride, and 30 g / l of boric acid to flow a current of 20 A / dm 2 to a zinc plating bath having a pH of 3. 10 micrometers was implemented. In the Zn-10% Ni plating, 10 µm of Zn-10% Ni plating was performed by flowing a current of 10 A / dm 2 in a bath in which nickel sulfate and nickel chloride were added to the zinc plating bath. Further, as a comparative example, Ni plating was performed at 10 µm by flowing a current of 10 A / dm 2 using a watt bath.

용융 도금은 강재에만 행하고, 각종 용융 금속을 이용하여 Al 도금, Al-9%Si 도금, Zn-Fe 도금(Fe량 각각 5, 8, 10, 15%)을 각각 10㎛ 실시했다. 용융 Zn-10%Fe 도금에서는, 용융 금속중의 Fe 성분, 온도, 상승 온도를 변화시킴으로써 막 두께를 1, 3, 10, 15, 20㎛로 조정했다. 또한, 알루미늄재에 아연 도금을 실시하는 경우는, 10% 질산으로 30초 산세한 후, 수산화나트륨 500g/l, 산화아연 100g/l, 염화제2철 1g/l, 로셀염(Rochelle salt) 10g/l의 처리액중에서 30초 아연 치환 처리를 한 후에, 아연(아연 합금을 포함) 전기 도금을 실시했다. 각 도금 막 두께는, 도금 후의 샘플을 절단하고, 수지에 매립하고, 연마를 하여 SEM 관찰을 했다. 이 때, 2000배의 시야로 3점 두께를 측정하여 평균화하여 구했다. 이들 강판(강재)과 알루미늄 합금판(알루미늄재)을 JIS A 3137에 기재된 십자 인장 시험편 형상으로 가공한 후에 스폿 용접을 하여 이종 접합체를 작성했다. Hot-dip plating was performed only on steel materials, and 10 micrometers of Al plating, Al-9% Si plating, and Zn-Fe plating (5, 8, 10, and 15% of Fe amounts respectively) were performed using various molten metals. In molten Zn-10% Fe plating, the film thickness was adjusted to 1, 3, 10, 15, 20 µm by changing the Fe component, temperature, and elevated temperature in the molten metal. In the case of galvanizing an aluminum material, after pickling with 10% nitric acid for 30 seconds, sodium hydroxide 500g / l, zinc oxide 100g / l, ferric chloride 1g / l, Rochelle salt 10g After a 30 second zinc substitution treatment in the / l treatment liquid, zinc (including zinc alloy) electroplating was performed. Each plating film thickness cut | disconnected the sample after plating, embedded in resin, grind | polished, and carried out SEM observation. At this time, three points of thickness were measured and averaged by a 2000-fold field of view. These steel sheets (steel materials) and aluminum alloy plates (aluminum materials) were processed into cross-shaped tensile test piece shapes described in JIS A 3137, followed by spot welding to create a heterojunction.

스폿 용접은, 표 17에 나타낸 바와 같이, 용접 공정 1 내지 3의 3개의 용접 공정을, 선택적으로, 또한 각 용접 전류(kA), 각 용접 시간(msec)으로, 1점의 용접을 했다. 이 때, 용접 공정 2를 고전류 공정, 공정 3을 저전류 공정으로 설정했다. 한편, 가압력은 각 공정을 통하여 일정한 값으로 했다. 각 스폿 용접 공정에는, 직류 저항 용접 시험기를 이용하여, 공통적으로, Cu-Cr 합금으로 이루어지는 돔형이고 120mmR-12mmφ인 전극을 이용하고, 양극을 알루미늄재, 음극을 강재로 했다. 용접 후의 이종 접합체의 너겟 면적, 계면반응층의 두께가 0.5 내지 10.5㎛인 면적, 접합 강도, 내식성을 평가했다. 이들 결과를, 표 18에 각각 나타낸다. As shown in Table 17, spot welding performed three welding processes of the welding processes 1 to 3 selectively, and one welding at each welding current (kA) and each welding time (msec). At this time, the welding process 2 was set to the high current process, and the process 3 was set to the low current process. In addition, the pressing force was made into the constant value through each process. In each spot welding step, a DC dome welding tester was used and a dome-shaped electrode made of a Cu—Cr alloy and 120 mmR-12 mm phi was used in common, and the anode was made of aluminum and the cathode of steel. The nugget area of the heterojunction after welding, the area whose thickness of an interface reaction layer is 0.5-10.5 micrometers, the joint strength, and corrosion resistance were evaluated. These results are shown in Table 18, respectively.

너겟 면적, 최적 계면반응층의 면적의 측정은 전술한 바에 따랐지만, 여기서의 계면반응층이란 Fe와 Al의 화합물층을 가리키고, EDX에 의해 Fe와 Al이 함께 1중량% 이상 검출되고, 또한 Zn이나 Ni의 검출량이 Fe, Al보다도 낮은 층을 말한다. 즉, Fe와 Al이 함께 1중량% 이상 검출되지 않는 층, 또는 Zn이나 Ni의 검출량이 Fe, Al의 어느 것보다 많은 층은 도금층으로서 계면반응층이라고는 하지 않았다. The measurement of the nugget area and the area of the optimum interfacial reaction layer was as described above, but the interfacial reaction layer herein refers to a compound layer of Fe and Al, and Fe and Al are detected together by 1% by weight or more by EDX. The detection amount of Ni is lower than Fe and Al. That is, the layer in which Fe and Al are not detected together by 1% by weight or more, or the layer in which the amount of detection of Zn or Ni is larger than either of Fe and Al, is not referred to as an interfacial reaction layer.

접합 강도의 평가로서는, 전술에 따랐다. As evaluation of the joint strength, the above was followed.

표 18의 내식성 시험은, 상기 스폿 용접후의 각 이종 접합체를, 자동차재 등에서의 사용을 모의하여, 인산 아연 처리 후에 도장 처리를 실시한 것에 대하여 행했다. 즉, 각 이종 접합체의 알칼리 탈지를 하고, 수세후, 니혼페인트사제 서프 파인 5N-10의 0.1% 수용액을 이용하여 30초 표면 조정 처리를 했다. 그 후, 아연 이온 1.0g/l, 니켈 이온 1.0g/l, 망간 이온 0.8g/l, 인산 이온 15.0g/l, 질산 이온 6.0g/l, 아질산 이온 0.12g/l, 토너치 2.5pt, 전체 산도 22pt, 유리 산도 0.3 내지 0.5pt, 50℃의 욕으로 2분 인산 아연 처리를 했다. 그 후, 양이온 전착 도료(니혼페인트사제 파워톱 V50 그레이)에 의해 도장하고, 170℃에서 25분 인화하여 30㎛의 도장 피막을 형성했다. The corrosion resistance test of Table 18 performed about the heterogeneous joined body after the said spot welding simulated the use in automobile materials, etc., and performed the coating process after zinc phosphate treatment. That is, alkaline degreasing of each heterojunction was carried out, and after washing with water, the surface adjustment treatment was performed for 30 seconds using 0.1% aqueous solution of Surffine 5N-10 by Nippon Paint. Then, 1.0 g / l zinc ion, 1.0 g / l nickel ion, 0.8 g / l manganese ion, 15.0 g / l phosphate ion, 6.0 g / l nitrate ion, 0.12 g / l nitrite ion, toner value 2.5pt, Zinc phosphate treatment was performed for 2 minutes by the bath of 22 pts of total acidity, 0.3-0.5 pt of free acidity, and 50 degreeC. Then, it coated with the cation electrodeposition coating material (Powertop V50 gray made by Nippon Paint, Inc.), it was ignited for 25 minutes at 170 degreeC, and the 30-micrometer coating film was formed.

내식성 평가는, 이들 도장 시험편의 복합 부식 시험으로 실시했다. 복합 부식 시험은 염수 분무 2시간, 건조 2시간, 습윤 2시간을 1사이클로 하는 시험을 반복하여 100회 실시했다. 그리고, 복합 부식 시험 후의 접합부를 박리시켜 관찰하여, Al의 최대 부식 깊이를 측정했다. 내식성 평가는, Al의 최대 부식 깊이가 0.01mm 미만이면 ○, 0.01 내지 0.1mm이면 △, 0.1mm 이상이면 ×로 했다. Corrosion resistance evaluation was performed by the composite corrosion test of these coating test pieces. The composite corrosion test was repeated 100 times by repeating the test which made 1 cycle 2 hours of salt spray, 2 hours of drying, and 2 hours of wet. And the joint part after the composite corrosion test was peeled and observed, and the maximum corrosion depth of Al was measured. Corrosion resistance evaluation was made into (circle) when Al maximum corrosion depth is less than 0.01 mm, (triangle | delta), and 0.01 or 0.1 mm or more if it is 0.01-0.1 mm.

표 19는 강재측이나 알루미늄재측에 여러 가지 도금을 실시했을 때의, 도금 조건에 의한 접합 강도에의 영향을 나타내고 있다. 구체적으로는, 980MPa급 고장력 강판에 각종 도금을 실시하고, A6022의 알루미늄 합금판과 표 17의 I의 발명예의 최적 조건으로 스폿 용접 접합한 경우의 용접부의 상황이나 접합 강도를 나타낸다. Table 19 has shown the influence on the bonding strength by plating conditions when the various plating is performed on the steel material side or aluminum material side. Specifically, various types of plating are applied to a 980 MPa class high tensile strength steel sheet, and the conditions and welding strengths of the welded part in the case of spot welding the aluminum alloy plate of A6022 with the optimum conditions of the invention example of Table 17 are shown.

표 19의 비교예 1로부터, 최적 조건으로 스폿 용접 접합하더라도, 강재측이나 알루미늄재측에 도금을 설치하지 않는 경우에는, 접합 강도(십자 인장 시험 결과)가 뒤떨어질 뿐만 아니라, 내식성이 뒤떨어짐을 알 수 있다. 한편, 발명예 3, 4, 7 내지 10, 12 내지 14는, 강재 또는 알루미늄재의 표면에 3 내지 15㎛의 막 두께로, 또한 융점이 350 내지 950℃의 범위 내에 있는 Zn 및/또는 Al로 이루어진 도금 피막을 미리 마련한다. 이것 때문에, 비교적 큰 너겟 면적을 얻으면서, 계면반응층을 최적 두께로 억제할 수 있다. 이 결과, 접합 강도가 높다. 또한, 알루미늄재의 최소 잔존 판 두께도 비교적 두껍고, 감육량도 비교적 작기 때문에, 스패터의 발생을 최소량으로 억제함을 알 수 있다. From Comparative Example 1 of Table 19, even when spot welding was performed under optimum conditions, when plating was not provided on the steel side or the aluminum side, not only the joint strength (result of cross tensile test) was poor but also the corrosion resistance was inferior. have. On the other hand, Inventive Examples 3, 4, 7 to 10, 12 to 14 are made of Zn and / or Al having a film thickness of 3 to 15 µm and a melting point in the range of 350 to 950 ° C on the surface of the steel or aluminum material. A plating film is prepared in advance. For this reason, an interfacial reaction layer can be suppressed to an optimum thickness, obtaining a comparatively large nugget area. As a result, the bonding strength is high. Moreover, since the minimum remaining plate | board thickness of aluminum material is also comparatively thick and a thinning amount is comparatively small, it turns out that generation | occurrence | production of a spatter is suppressed to the minimum amount.

이와는 대조적으로, 비교예 2, 5, 6, 11, 15, 16은 강재 또는 알루미늄재의 표면에 Ni, Zn 및/또는 Al로 이루어진 도금 피막을 미리 마련하지만, 도금의 막 두께, 융점 등이 본 발명 범위로부터 벗어난다. 이 때문에, 예컨대 도금의 융점이 지나치게 높은 비교예 2, 5, 6, 16은 최적 조건으로 스폿 용접 접합하더라도, 비교적 큰 너겟 면적은 얻어지지만, 계면반응층이 거의 형성되지 않는다. 이 결과, 접합 강도가 현저히 뒤떨어진다. 또한, 알루미늄재의 최소 잔존 판 두께가 비교적 얇고, 감육량이 비교적 크다. In contrast, Comparative Examples 2, 5, 6, 11, 15, and 16 are provided with a coating film made of Ni, Zn and / or Al on the surface of the steel or aluminum material in advance. Out of range For this reason, for example, Comparative Examples 2, 5, 6, and 16, in which the melting point of the plating is too high, even though spot welding is performed under optimum conditions, a relatively large nugget area is obtained, but almost no interfacial reaction layer is formed. As a result, the joint strength is remarkably inferior. In addition, the minimum remaining plate thickness of the aluminum material is relatively thin, and the weight loss is relatively large.

도금의 막 두께가 지나치게 얇은 비교예 11은, 도금이 없는 비교예 1과 마찬가지로, 최적 조건으로 스폿 용접 접합하더라도, 접합 강도가 뒤떨어질 뿐만 아니라, 내식성이 뒤떨어진다. 반대로, 도금의 막 두께가 지나치게 두꺼운 비교예 15는, 비교적 큰 너겟 직경은 얻어지지만, 계면반응층이 거의 형성되지 않는다. 이 결과, 접합 강도가 현저히 뒤떨어진다. 또한, 알루미늄재의 최소 잔존 판 두께가 비교적 얇고, 감육량이 비교적 크다. In Comparative Example 11, in which the film thickness of the plating is too thin, similarly to Comparative Example 1 without plating, even if spot welding is performed under optimum conditions, the bonding strength is inferior and the corrosion resistance is inferior. On the contrary, in Comparative Example 15 in which the film thickness of the plating is too thick, a relatively large nugget diameter is obtained, but almost no interfacial reaction layer is formed. As a result, the joint strength is remarkably inferior. In addition, the minimum remaining plate thickness of the aluminum material is relatively thin, and the weight loss is relatively large.

이상의 결과로부터, 본 발명은 강재와 알루미늄재의 이재를 직접 스폿 용접으로 접합하는데 있어서, 양호한 재현성으로, 또한 알루미늄재의 감육량 증대 등 새로운 문제를 일으키지 않고 접합 강도가 높은 스폿 용접을 할 수 있는 효과를 가짐을 알 수 있다. 또한, 본 발명의 이재 접합체에서, 강재나 알루미늄재 등의 모재측에 용접 전에 미리 설치하는 도금 피막의 융점, 성분, 막 두께 등의 인자의 임계적인 의의를 알 수 있다. From the above results, the present invention has the effect of making spot welding with high joining strength with good reproducibility and high welding strength without causing new problems such as increasing the weight of aluminum when joining different materials of steel and aluminum by direct spot welding. It can be seen. Moreover, in the transfer material body of this invention, the critical meaning of factors, such as melting | fusing point, a component, a film thickness, of a plating film previously provided before welding to the base material side, such as steel materials and aluminum materials, can be seen.

다음으로, 표 18은 스폿 용접 조건을 표 17의 A 내지 I까지 바꾼 경우의, 스폿 용접 조건에 의한 접합 강도에의 영향을 나타내고 있다. 보다 구체적으로는, 강판에 용융 Zn-10%Fe 도금을 10㎛ 미리 실시하는 동일한 도금 조건으로 하여, 상기 각종 알루미늄 합금판과 표 17의 A 내지 I까지의 스폿 용접 접합한 경우의 용접부의 상황이나 접합 강도를 나타낸다. Next, Table 18 has shown the influence on the joint strength by the spot welding conditions at the time of changing the spot welding conditions to A-I of Table 17. FIG. More specifically, the conditions of the welded part in the case of spot welding and joining the above various aluminum alloy plates and A to I in Table 17 under the same plating conditions of performing 10 µm of hot dip Zn-10% Fe plating on the steel sheet. Bond strength is shown.

조건 H, I와 같이 고전류 조건, 저전류 조건을 적정한 조건 범위로 제어한 용접을 하면, 접합 강도가 높음을 알 수 있다. It can be seen that the welding strength is high when welding in which the high current condition and the low current condition are controlled in an appropriate condition range as in the conditions H and I is performed.

Figure 112006075800741-pct00018
Figure 112006075800741-pct00018

Figure 112006075800741-pct00019
Figure 112006075800741-pct00019

Figure 112006075800741-pct00020
Figure 112006075800741-pct00020

실시예 5Example 5

표 20에 나타내는 강재와 알루미늄재를 겹쳐, 표 21 및 하기에 나타내는 조건으로 연속 스폿 용접을 했다. 한편, 온도 이력의 예로서, 실험 No.1과 No.18의 각각의 너겟부(단면 두께 방향의 중심부)의 온도를 도 11에 나타내는 방법으로 측정했다. 즉, 철계재와 알루미늄계재의 겹친 부분에서, 도 11(b)에 나타낸 바와 같이 알루미늄계재측에 열전쌍을 넣기 위해서, 알루미늄계재측의 표면에 홈(溝) 가공하고, 도 11(a)에 나타내는 바와 같이 열전쌍이 너겟 중심부에 오도록 설정하여 스폿 용접을 하여 너겟부의 온도를 측정했다. 그 결과를 도 12에 나타낸다. 표 22에 나타내는 냉각 속도는 600℃에서 200℃까지의 평균 냉각 속도를 나타내고 있다.The steel material and aluminum material shown in Table 20 were piled up, and continuous spot welding was performed on the conditions shown in Table 21 and the following. In addition, as an example of a temperature history, the temperature of each nugget part (central part of a cross-sectional thickness direction) of experiment No. 1 and No. 18 was measured by the method shown in FIG. That is, in the overlapped portion of the iron-based material and the aluminum-based material, in order to insert the thermocouple on the aluminum-based side, as shown in Fig. 11 (b), a groove is formed on the surface of the aluminum-based side and shown in Fig. 11 (a). As described above, the thermocouple was set at the center of the nugget and spot welding was performed to measure the temperature of the nugget. The result is shown in FIG. The cooling rate shown in Table 22 has shown the average cooling rate from 600 degreeC to 200 degreeC.

· 용접기: 단상 정류식 저항 스폿 용접기Welder: single phase rectified resistance spot welder

· 전극 형상: Electrode shape:

(양극측) 전극‥·선단 직경 6mm, 선단 R이 40mmR인 1%Cr-Cu제 돔형 전극(Anode side) Electrode ... 1% Cr-Cu dome electrode with tip diameter 6mm and tip R 40mmR

(음극측) 전극‥·선단 직경 6mm, 선단 R이 40mmR인 1%Cr-Cu제 돔형 전극 (Cathode side) Electrode ... 1% Cr-Cu dome electrode with tip diameter 6mm and tip R 40mmR

돔구: 반경 8mmDome Hole: Radius 8mm

이렇게 하여 수득된 접합 이음새를 용접면에서 절단하여, 상기 단면에서, 알루미늄측에 형성된 너겟부의 최소 두께를 측정했다. 또한 절단면에서의 너겟부를 광학현미경으로 관찰하여(배율: 25배) 균열의 유무를 확인했다. 균열의 유무는, 각 실험 No.에 있어서 3시료의 용접을 하여, 너겟부에 균열이 하나라도 발생한 경우를 「×」, 너겟부에 전혀 균열이 발생하지 않은 경우를 「○」라고 평가했다. 이들 결과를 표 22에 병기한다. The joint seam thus obtained was cut at the weld face, and the minimum thickness of the nugget formed on the aluminum side was measured at the cross section. Moreover, the nugget part in a cut surface was observed with the optical microscope (magnification: 25 times), and the presence or absence of the crack was confirmed. In each experiment No., the presence or absence of a crack performed the welding of three samples, and evaluated the case where a crack generate | occur | produced at least one in a nugget part, and the case where a crack did not generate | occur | produce at all in a nugget part as "(circle)". These results are written together in Table 22.

Figure 112006075800741-pct00021
Figure 112006075800741-pct00021

Figure 112006075800741-pct00022
Figure 112006075800741-pct00022

Figure 112006075800741-pct00023
Figure 112006075800741-pct00023

마찬가지로, 전극 칩 형상을 아래와 같이 변경하여, 표 23에 나타내는 강재와 알루미늄재를 겹쳐 표 24 및 하기에 나타내는 조건으로 연속 스폿 용접을 했다. 이렇게 하여 수득된 접합 이음새의 평가 결과를 표 25에 적는다. Similarly, the electrode chip shape was changed as follows, and the continuous spot welding was carried out on the conditions shown in Table 24 and below by superimposing the steel materials and aluminum materials shown in Table 23. The evaluation result of the junction seam thus obtained is described in Table 25.

· 용접기: 단상 정류식 저항 스폿 용접기Welder: single phase rectified resistance spot welder

· 전극 형상: Electrode shape:

(양극측) 전극‥·선단 직경 7mm, 선단 R이 100mmR인 1%Cr-Cu제 돔형 전극(Anode side) Electrode ... 1% Cr-Cu dome electrode with tip diameter of 7 mm and tip R of 100 mmR

(음극측) 전극‥·선단 직경 7mm, 선단 R이 100mmR인 1%Cr-Cu제 돔형 전극 (Cathode side) Electrode ... 1% Cr-Cu dome electrode with tip diameter 7mm and tip R 100mmR

돔구: 반경 8mmDome Hole: Radius 8mm

Figure 112006075800741-pct00024
Figure 112006075800741-pct00024

Figure 112006075800741-pct00025
Figure 112006075800741-pct00025

Figure 112006075800741-pct00026
Figure 112006075800741-pct00026

마찬가지로, 전극 칩 형상을 아래와 같이 변경하여, 표 26에 나타내는 강재와 알루미늄재를 겹쳐 표 27 및 하기에 나타내는 조건으로 연속 스폿 용접을 했다. 이렇게 하여 수득된 접합 이음새의 평가 결과를 표 28에 적는다. Similarly, the electrode chip shape was changed as follows, and the continuous spot welding was carried out on the conditions shown in Table 27 and below by superposing the steel materials and aluminum materials shown in Table 26. The evaluation result of the junction seam thus obtained is described in Table 28.

· 용접기: 단상 정류식 저항 스폿 용접기Welder: single phase rectified resistance spot welder

· 전극 형상: Electrode shape:

(양극측) 전극‥·선단 직경 7mm, 선단 R이 150mmR인 1%Cr-Cu제 돔형 전극(Anode side) Electrode ... 1% Cr-Cu dome electrode with tip diameter of 7 mm and tip R of 150 mmR

(음극측) 전극‥·선단 직경 7mm, 선단 R이 150mmR인 1%Cr-Cu제 돔형 전극(Cathode side) Electrode ... 1% Cr-Cu dome electrode with tip diameter of 7 mm and tip R of 150 mmR

돔구: 반경 8mmDome Hole: Radius 8mm

Figure 112006075800741-pct00027
Figure 112006075800741-pct00027

Figure 112006075800741-pct00028
Figure 112006075800741-pct00028

Figure 112006075800741-pct00029
Figure 112006075800741-pct00029

Figure 112006075800741-pct00030
Figure 112006075800741-pct00030

Figure 112006075800741-pct00031
Figure 112006075800741-pct00031

표 20 내지 22로부터 다음과 같이 고찰할 수 있다. No.1 내지 17은 본 발명에서 규정하는 방법으로 용접을 했기 때문에, 너겟부의 균열이 생기지 않았지만, No.18 내지 28은 규정하는 조건을 만족하지 않기 때문에 너겟부에 균열이 생겼다. 즉, No.18, 22, 26은 통전 조건이 1단 패턴이기 때문에, 또 No.19, 21, 24는 2단 패턴의 통전으로 용접을 하고 있지만, 제 2 단계의 용접 전류가 제 1 단계보다도 높기 때문에 본 발명에서 의도하는 효과가 발휘되지 않고, 너겟부에 균열이 생긴 것으로 생각된다. From Tables 20-22, it can consider as follows. Nos. 1 to 17 were welded by the method specified in the present invention, and no cracks occurred in the nugget portion. Nos. 18 to 28 cracked the nugget portion because they did not satisfy the prescribed conditions. That is, since Nos. 18, 22, and 26 have a one-stage pattern of energization conditions, No. 19, 21, and 24 are welded by two-stage pattern energization, but the welding current of the second stage is higher than that of the first stage. Since it is high, the effect intended by this invention is not exhibited and it is thought that a crack generate | occur | produced in the nugget part.

No.20, 25, 28의 결과로부터, 너겟부의 균열을 확실히 억제하기 위해서는, 상기 수학식 1로 나타내는 바와 같이 너겟부의 최소 두께를 확보하는 것이 유효함을 알 수 있다. 또한 No.23, 27의 결과로부터, 추장되는 냉각 속도가 되도록 제어하고, 또한 상기 수학식 1에 나타내는 바와 같이 너겟부의 최소 두께를 확보하는 것이 너겟부의 균열의 억제에 유효함을 알 수 있다. From the results of Nos. 20, 25 and 28, it can be seen that in order to reliably suppress cracking of the nugget portion, it is effective to secure the minimum thickness of the nugget portion as shown in Equation (1). In addition, it is understood from the results of Nos. 23 and 27 that controlling to the recommended cooling rate and securing the minimum thickness of the nugget portion as shown in the above equation (1) is effective for suppressing cracking of the nugget portion.

마찬가지로, 표 23 내지 25에서는, No.29 내지 35는 본 발명에서 규정하는 방법으로 용접을 했기 때문에 너겟부의 균열이 생기지 않았지만, No.36 내지42는 규정하는 조건을 만족하지 않기 때문에 너겟부에 균열이 생겼다. 표 26 내지 28에서는, No.43 내지 49는 본 발명에서 규정하는 방법으로 용접을 했기 때문에 너겟부의 균열이 생기지 않았지만, No.50 내지 56은 규정하는 조건을 만족하지 않기 때문에 너겟부에 균열이 생겼다. Similarly, in Tables 23 to 25, Nos. 29 to 35 did not cause cracks in the nugget because they were welded by the method specified in the present invention. Nos. 36 to 42 do not satisfy the conditions specified, so cracks in the nugget. This looks like In Tables 26 to 28, Nos. 43 to 49 did not crack the nugget portion because they were welded by the method specified in the present invention. Nos. 50 to 56 did not satisfy the conditions specified, so that the nugget portion cracked. .

참고로, 본 실시예에서 수득된 접합 이음새의 단면 현미경 관찰 사진을 나타낸다. 도 13은 No.18(비교예)의 접합 단면에 있어서의 광학현미경 관찰 사진(배율 25배)이지만, 이 도 13으로부터, 알루미늄계재측에 형성된 너겟부에 균열이 생김을 알 수 있다. 이와는 대조적으로, 도 14는 No.1(본 발명예)의 접합 단면에 있어서의 광학현미경 관찰 사진(배율 25배)이지만, 이 도 14로부터, 너겟부에 균열이 생기지 않고 양호하게 용접되었음을 알 수 있다. For reference, a cross-sectional microscopic photograph of the joint seam obtained in this example is shown. Although FIG. 13 is an optical microscope observation photograph (magnification 25 times) in the bonding cross section of No. 18 (comparative example), it turns out that a crack arises in the nugget part formed in the aluminum base side from this FIG. In contrast, Fig. 14 is an optical microscope observation photograph (magnification of 25 times) in the bonding section of No. 1 (example of the present invention), but from this Fig. 14 shows that the nugget was welded well without cracking. have.

한편, 도 15는 No.25(비교예)의 접합 단면에서의 광학현미경 관찰 사진(배율 25배)을 나타낸다. No.25에서는, 너겟부의 냉각 속도가 완만하지만, 제 1 단계에서의 통전 시간이 지나치게 길기 때문에, 너겟부의 두께가 매우 얇아져 균열이 생기고 있다. 이와는 대조적으로 도 16은 No.13(본 발명예)의 접합 단면에서의 광학현미경 관찰 사진(배율 25배)이지만, No.13에서는 통전 시간 등을 제어하여 너겟부의 두께를 확보하기 때문에, 너겟부에 균열이 생기지 않는다. 15 shows the optical microscope observation photograph (magnification 25x) in the bonding cross section of No. 25 (comparative example). In No. 25, although the cooling speed of a nugget part is slow, since the energization time in a 1st step is too long, the thickness of a nugget part becomes very thin and a crack has arisen. In contrast, Fig. 16 is an optical microscope observation photograph (magnification of 25 times) in the bonding section of No. 13 (example of the present invention). However, in No. 13, the nugget portion is secured by controlling the energization time and the like. No cracks in the

Claims (16)

판 두께 t1이 0.3 내지 2.5mm인 강재와 판 두께 t2가 0.5 내지 2.5mm인 알루미늄재를 스폿 용접으로 접합한 이재(異材) 접합체로서, A plate thickness t 1 is 0.3 to 2.5mm of the steel material and the sheet thickness t 2 of 0.5 to 2.5mm bonding an aluminum material by spot welding of different materials (異材) as a conjugate, 스폿 용접부에서의 너겟 면적이 상기 판 두께 t2와의 관계로 20×t2 0.5 내지 70×t2 0.5mm2이며, The nugget area in the spot weld is 20 × t 2 0.5 to 70 × t 2 0.5 mm 2 in relation to the plate thickness t 2 , 이 너겟에서 계면반응층의 두께가 0.5 내지 10.5㎛인 부분의 면적이 10×t2 0.5mm2 이상인 것을 특징으로 하는 이재 접합체. In this nugget, the area of the portion where the thickness of the interfacial reaction layer is 0.5 to 10.5 μm is 10 × t 2 0.5 mm 2 or more. 제 1 항에 있어서, The method of claim 1, 상기 접합체의 계면반응층은, 강재측에 Al5Fe2계 화합물층, 알루미늄재측에 Al3Fe계 화합물과 Al19Fe4Si2Mn계 화합물의 층을 각각 갖고, 이 Al3Fe계 화합물과 Al19Fe4Si2Mn계 화합물의 층의 너겟 중심에서 너겟 깊이 방향의 평균 두께가 0.5 내지 10㎛인 강재와 알루미늄재의 이재 접합체. The interfacial reaction layer of the bonded body has an Al 5 Fe 2 -based compound layer on the steel side and an Al 3 Fe-based compound and Al 19 Fe 4 Si 2 Mn-based compound on the aluminum side, respectively, and the Al 3 Fe-based compound and Al Fe 4 Si 2 Mn-based nugget 19 center nugget depth average thickness of 0.5 to 10㎛ the steel material and the aluminum material in the dissimilar material bonded body in the direction of the layer of the compound. 제 2 항에 있어서, The method of claim 2, 상기 Al5Fe2계 화합물층의 너겟 깊이 방향의 평균 두께가 0.5 내지 5㎛의 범위인 부분의 면적이 10×t2 0.5mm2 이상인 강재와 알루미늄재의 이재 접합체. The Al 5 Fe 2 system, the area of the average thickness in the range of 0.5 to 5㎛ the nugget depth direction portion of the compound layer not less than 10 × t 2 0.5 mm 2 of steel and aluminum materials of different materials bonded body. 제 2 항에 있어서, The method of claim 2, 상기 Al5Fe2계 화합물층의 너겟 중심에서 너겟 깊이 방향의 평균 두께가 0.5 내지 5㎛인 강재와 알루미늄재의 이재 접합체. A dissimilar material bonded body of a steel material and an aluminum material having an average thickness in the nugget depth direction at a nugget center of the Al 5 Fe 2 compound layer. 제 2 항에 있어서, The method of claim 2, 상기 접합체의 계면반응층에서, Al5Fe2계 화합물층의 평균 두께가 0.5 내지 5㎛의 범위인 부위에, 평균 두께가 0.5 내지 10㎛의 범위인 Al3Fe계 화합물과 Al19Fe4Si2Mn계 화합물의 층이 존재하고, 또한 이 평균 두께 범위의 Al3Fe계 화합물과 Al19Fe4Si2Mn계 화합물의 층의 면적이 15×t2 0.5mm2 이상인 강재와 알루미늄재의 이재 접합체. In the interface reaction layer of the conjugate, the Al 3 Fe-based compound and Al 19 Fe 4 Si 2 having an average thickness in the range of 0.5 to 10 μm in a region having an average thickness of the Al 5 Fe 2 -based compound layer in the range of 0.5 to 5 μm. A dissimilar material bonded body of a steel material and an aluminum material in which a layer of an Mn compound is present and an area of the Al 3 Fe compound and the Al 19 Fe 4 Si 2 Mn compound having an average thickness range of 15 × t 2 0.5 mm 2 or more. 제 1 항에 있어서, The method of claim 1, 상기 계면반응층의 두께가 0.5 내지 10.5㎛인 부분의 면적이 25×t2 0.5mm2 이상인 강재와 알루미늄재의 이재 접합체. The transfer material body of the steel material and aluminum material whose area of the part whose thickness of the said interface reaction layer is 0.5-10.5 micrometers is 25 * t <2> 0.5mm < 2> or more. 제 1 항에 있어서, The method of claim 1, 상기 계면반응층 중의 두께 방향의 중간점에서, Mn 원소량이 강재의 Mn 원소량과의 비로 1.5 내지 2.5배이며, Si 원소량이 알루미늄재의 Si 원소량과의 비로 1.1 내지 1.8배이고 강재의 Si 원소량과의 비로 1.1 내지 1.8배인 강재와 알루미늄재의 이재 접합체. At the intermediate point in the thickness direction of the interfacial reaction layer, the Mn element amount is 1.5 to 2.5 times the ratio of the Mn element amount of the steel, the Si element amount is 1.1 to 1.8 times the ratio of the Si element amount of the aluminum material and the Si source of the steel The dissimilar material bonded body of steel and aluminum which is 1.1 to 1.8 times in ratio with a small quantity. 삭제delete 삭제delete 제 1 항에 있어서, The method of claim 1, 원래 판 두께 t2로부터 판 두께 감육 길이를 뺀 값을 최소 잔존 판 두께 Δt라고 할 때, 상기 스폿 용접부에서의 알루미늄재의 최소 잔존 판 두께 Δt가, 원래 판 두께 t2의 50% 이상인 강재와 알루미늄재의 이재 접합체. When the value obtained by subtracting the plate thickness thinning length from the original plate thickness t 2 is the minimum remaining plate thickness Δt, the minimum remaining plate thickness Δt of the aluminum material at the spot weld is 50% or more of the original plate thickness t 2 . Dissimilar material conjugate. 제 1 항에 있어서, The method of claim 1, 상기 강재 또는 알루미늄재의 접합측 표면에, 3 내지 15㎛의 막 두께로 융점이 350 내지 950℃인 Zn 및/또는 Al로 이루어진 도금 피막을 갖는 강재와 알루미늄재의 이재 접합체. A dissimilar material bonded body of a steel material and an aluminum material having a plating film made of Zn and / or Al having a melting point of 350 to 950 ° C. at a film thickness of 3 to 15 μm on a joining side surface of the steel or aluminum material. 제 1 항 내지 제 7 항 및 제 10 항 중 어느 한 항에 따른 판 두께 t1이 0.3 내지 2.5mm인 강재와 판 두께 t2가 0.5 내지 2.5mm인 알루미늄재의 이재 접합체의 스폿 용접 방법으로서, 선단 직경이 7mmφ 이상이고 선단 R이 75mmR 이상인 전극 칩을 쌍방에 이용하여, 상기 판 두께 t2와의 관계로 2×t2 0.5kN 내지 4×t2 0.5kN의 가압력을 인가하고, 또한 15×t2 0.5 내지 30×t2 0.5kA의 전류를 100×t2 0.5msec 이하 흐르게 하는 것을 특징으로 하는 이재 접합체의 스폿 용접 방법. A spot welding method of a dissimilar material bonded body of a steel material having a plate thickness t 1 according to any one of claims 1 to 7 and 10 and an aluminum material having a plate thickness t 2 of 0.5 to 2.5 mm. Using an electrode chip having a diameter of 7 mmφ or more and a tip R of 75 mmR or more for both sides, a pressing force of 2 × t 2 0.5 kN to 4 × t 2 0.5 kN is applied in relation to the plate thickness t 2 , and 15 × t 2 A spot welding method of a dissimilar material assembly, wherein a current of 0.5 to 30 x t 2 0.5 kA is caused to flow at 100 x t 2 0.5 msec or less. 제 12 항에 있어서, The method of claim 12, 상기 스폿 용접 방법에서, 선단 직경이 7mmφ 이상이고 선단 R이 120mmR 이상인 전극 칩을 쌍방에 이용하고, 상기 판 두께 t2와의 관계로 2.5×t2 0.5kN 내지 4×t2 0.5kN의 가압력을 인가하고, 또한 18×t2 0.5 내지 30×t2 0.5kA의 전류를 100×t2 0.5msec 이하 흐르게 하는 이재 접합체의 스폿 용접 방법. In the spot welding method, an electrode chip having a tip diameter of 7 mmφ or more and a tip R of 120 mmR or more is used for both sides, and a pressing force of 2.5 × t 2 0.5 kN to 4 × t 2 0.5 kN is applied in relation to the plate thickness t 2 . And a spot welding method of a dissimilar material bonded body which causes a current of 18 x t 2 0.5 to 30 x t 2 0.5 kA to flow at 100 x t 2 0.5 msec or less. 제 11 항에 따른 판 두께 t1이 0.3 내지 2.5mm인 강재와 판 두께 t2가 0.5 내지 2.5mm인 알루미늄재의 이재 접합체의 스폿 용접 방법으로서, 선단 직경이 7mmφ 이상이고 선단 R이 75mmR 이상인 전극 칩을 쌍방에 이용하고, A spot welding method of a dissimilar material assembly of a steel material having a plate thickness t 1 of 0.3 to 2.5 mm and an aluminum material having a plate thickness t 2 of 0.5 to 2.5 mm according to claim 11, wherein the electrode chip has a tip diameter of 7 mmφ or more and a tip R of 75 mmR or more. Using both sides, 스폿 용접이 복수의 공정으로 이루어짐과 함께, 용접 전류치 및/또는 용접 시간이 다른 2 이상의 공정을 갖고, 적어도 하나의 공정에서, 알루미늄재의 판 두께 t2와의 관계로 2×t2 0.5kN 내지 4×t2 0.5kN의 가압력을 인가하고, 또한 15×t2 0.5 내지 30×t2 0.5kA의 전류를 너겟 면적이 20×t2 0.5 내지 70×t2 0.5의 범위가 되도록 흐르게 하는 고전류 공정, 및 그것보다 후의 공정으로서 2×t2 0.5kN 내지 4×t2 0.5kN의 가압력을 인가하고, 또한 1×t2 0.5 내지 10×t2 0.5kA의 전류를 100×t2 0.5msec 내지 1000×t2 0.5msec 흐르게 하는 저전류 공정을 포함하는 것을 특징으로 하는 이재 접합체의 스폿 용접 방법. While spot welding is made up of a plurality of processes, the welding current value and / or welding time have two or more processes, and in at least one process, 2 × t 2 0.5 kN to 4 × in relation to the plate thickness t 2 of the aluminum material. a high current process for applying a pressing force of t 2 0.5 kN and flowing a current of 15 x t 2 0.5 to 30 x t 2 0.5 kA so that the nugget area is in the range of 20 x t 2 0.5 to 70 x t 2 0.5 , and As a subsequent step, a pressing force of 2 × t 2 0.5 kN to 4 × t 2 0.5 kN is applied, and a current of 1 × t 2 0.5 to 10 × t 2 0.5 kA is applied to 100 × t 2 0.5 msec to 1000 × t. 2. A spot welding method of a dissimilar material assembly, comprising a low current step of flowing 0.5 msec. 판 두께 t1이 0.3 내지 2.5mm인 강재와 판 두께 t2가 0.5 내지 2.5mm인 알루미늄재의 이재 접합체의 스폿 용접 방법으로서, 통전 종료시의 용접 전류를 통전 개시시보다도 작게 하는 것을 특징으로 하는 이재 접합체의 스폿 용접 방법. A spot welding method of a dissimilar material bonded body of a steel material having a plate thickness t 1 of 0.3 to 2.5 mm and an aluminum material having a sheet thickness t 2 of 0.5 to 2.5 mm, wherein the welding current at the end of energization is made smaller than at the start of energization. Spot welding method. 제 15 항에 있어서, The method of claim 15, 상기 알루미늄재측에 너겟부가 형성되고, 이 너겟부의 600℃에서 200℃까지의 평균 냉각 속도가 500 내지 2500℃/s가 되도록 상기 통전 종료시의 용접 전류를 제어하고, 또한 용접 접합부의 단면에서의 너겟부의 최소 두께가 하기 수학식 1을 만족하도록 하는 이재 접합체의 스폿 용접 방법. The nugget portion is formed on the aluminum material side, and the welding current at the end of the energization is controlled so that the average cooling rate from 600 ° C. to 200 ° C. of the nugget part is 500 to 2500 ° C./s. Spot welding method of the dissimilar material assembly so that the minimum thickness satisfies the following equation (1). 수학식 1Equation 1 (너겟부의 최소 두께/알루미늄 모재의 판 두께)≥0.3(Plate thickness of the minimum thickness / aluminum base material of the nugget part) ≥ 0.3
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